ES2198627T3 - Metodo para retirar materiales volatiles de una composicion de polimero. - Google Patents

Metodo para retirar materiales volatiles de una composicion de polimero.

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ES2198627T3 ES98118141T ES98118141T ES2198627T3 ES 2198627 T3 ES2198627 T3 ES 2198627T3 ES 98118141 T ES98118141 T ES 98118141T ES 98118141 T ES98118141 T ES 98118141T ES 2198627 T3 ES2198627 T3 ES 2198627T3
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Koji c/o Mitsui Chemicals Inc. Kawano
Hiroya c/o Mitsui Chemicals Inc. Honda
Mune c/o Mitsui Chemicals Inc. Iwamoto
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Kenichiro Matsuba
Tetsuo Maeda
Yozo Maeda
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Abstract

SE DESCRIBE UN METODO PARA ELIMINAR MATERIALES VOLATILES, QUE CONSISTE EN AÑADIR UN AGENTE AUXILIAR DE INYECCION DE AIRE A UNA COMPOSICION POLIMERICA QUE CONTENGA MATERIALES VOLATILES; MEZCLARLOS EN UN APARATO DE MEZCLADO ESTATICO; Y EXTRUIR LA MEZCLA RESULTANTE MEDIANTE UN APARATO EXTRUSOR, HACIA UN TANQUE DE DESVOLATILIZACION, CON LO QUE LA MEZCLA SE INYECTA CON AIRE, PRODUCIENDO LA ELIMINACION DE LOS MATERIALES VOLATILES. PRIMERAMENTE, EL AGENTE AUXILIAR DE INYECCION DE AIRE (6) SE DESCARGA MEDIANTE UN APARATO DE TOBERA DE ADICION (2), EN UNA DIRECCION OPUESTA A LA DIRECCION DE FLUJO DE LA COMPOSICION POLIMERICA (1) QUE SE VA A AÑADIR, LA CUAL SE INTRODUCE EN EL APARATO MEZCLADOR ESTATICO (3), A UNA PRESION A LA CUAL NO SE PRODUCE LA INYECCION DE AIRE, MEZCLANDO ASI AMBOS. A CONTINUACION, UTILIZANDO EL APARATO EXTRUSOR (11), LA MEZCLA RESULTANTE SE EXTRUYE HACIA EL TANQUE DE DESVOLATILIZACION (4), DE FORMA QUE EL POLIMERO SE CONFORMA COMO UN PRODUCTO INYECTADO CON AIRE, A UNA TEMPERATURAY PRESION TALES, QUE EL COEFICIENTE DE INYECCION B, DADO POR LA EXPRESION (1), ALCANZA EL VALOR DE 1,4 O MAS, PRODUCIENDO POR TANTO LA ELIMINACION DE LOS MATERIALES VOLATILES: B = A/A'' DONDE A REPRESENTA EL AREA TRANSVERSAL DE UN APARATO DE EXTRUSION, Y A'' REPRESENTA EL AREA TRANSVERSAL MEDIA DE LA COMPOSICION POLIMERICA, EN UNA DIRECCION PERPENDICULAR A LA DIRECCION VERTICAL DE LA COMPOSICION POLIMERICA INYECTADA CON AIRE, EN UN PUNTO EN EL QUE LA COMPOSICION POLIMERICA SE VIERTE A PARTIR DE LA PARTE INFERIOR DE UNA SECCION DE ABERTURA DEL APARATO EXTRUSOR VERTICALMENTE DE 50 CM A 1M. EL METODO DESCRITO PUEDE PROPORCIONAR UNA COMPOSICION POLIMERICA QUE PRESENTA MATERIALES VOLATILES RESIDUALES EN CANTIDADES MUY PEQUEÑAS, MEDIANTE LA ELIMINACION DE MATERIALES VOLATILES DE FORMA CONTINUA, CON ELEVADA EFICIENCIA.

Description

Método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método para retirar materiales volátiles contenidos en una composición de polímero. Más específicamente, la presente invención se refiere a un método para proporcionar un producto reducido en materiales volátiles añadiendo un adyuvante de expansión a una composición de polímero que contiene monómero sin reaccionar, disolvente, etc., para retirar materiales volátiles junto con el adyuvante de expansión.
Antecedentes de la invención
En los últimos años, los materiales volátiles que permanecen en las composiciones de polímero se han convertido en un problema desde el punto de vista de la higiene y la seguridad, y se han demandado como productos polímeros que sean reducidos en materiales volátiles. Entre las técnicas para retirar materiales volátiles de composiciones de polímero, particularmente, los métodos para la producción de un polímero a partir de una solución de un monómero requieren una etapa de retirar monómero sin reaccionar y disolvente de la composición de polímero, el producto final. Por ejemplo, se desea un producto tal que tenga estireno residual y disolvente residual en una cantidad combinada de 150 ppm o menos en poliestireno y un producto tal que tenga monómero de nitrilo residual en una cantidad de 10 ppm o menos en un copolímero con un monómero de la serie del nitrilo. En la polimerización en masa de poliestireno, como medios para aislar monómero y materiales volátiles de la composición de polímero, se lleva a cabo generalmente la retirada de materiales volátiles calentando la solución de polímero, bajo presión reducida, hasta una temperatura superior que la temperatura a la que se vaporizan los materiales volátiles.
Sin embargo, aunque las técnicas convencionales pueden, por ejemplo, reducir estireno residual y disolvente residual en poliestireno fácilmente hasta de 500 a 100 ppm en total, para reducirlos hasta 150 ppm o menos, simplemente calentando no puede alcanzarse la retirada de materiales volátiles y son necesarias varias estrategias.
Por ejemplo, se conoce un método en el que se inyecta agua en un polímero fundido, y a continuación se lleva a cabo el barrido con agua bajo presión reducida, para retirar materiales volátiles residuales junto con el agua. Por ejemplo, US-A-3 773 740 describe una técnica en la que se añade agua a una masa fundida de polímero, de modo que se inyecta de 0,5 a 2,75% en peso de agua, y a continuación la presión de la masa fundida se reduce hasta de 20 a 40 Torr, para barrer con agua todo de una vez, reduciendo de ese modo la cantidad de monómero aromático residual hasta 0,3% en peso. Sin embargo, esta técnica no puede efectuar un alto grado de retirada de materiales volátiles hasta el nivel demandado actualmente. Es concebible incrementar la eficacia de retirada de materiales volátiles reduciendo adicionalmente el grado de la reducción de presión, pero bajo una presión de vapor de agua de menos de 4,579 mm de Hg, el agua tiene que enfriarse hasta menos de 0ºC para condensar el agua. De acuerdo con esto, el agua se congela en el condensador bajo una presión en el condensador de menos de 5 Torr, para disminuir la capacidad de condensación. Por lo tanto, para reducir una composición de polímero que tiene cantidades reducidas de materias volátiles residuales continuamente, se requiere mantener la presión a 10 Torr o más.
Como un método para solucionar este problema, por ejemplo, se describe un método en US-A-5 380 822, en el que monómero residual, oligómeros (por ejemplo, dímero y trímero) y disolvente se reducen hasta 500 ppm o menos, y preferiblemente 150 ppm o menos, en al menos un polímero, particularmente un polímero de un monómero aromático vinílico, tal como un poliestireno, o en una composición combinada de un polímero de un monómero aromático vinílico con un poli(óxido de fenileno). En esta técnica, se inyecta agua, en una cantidad igual o mayor que la cantidad de materiales volátiles residuales, es decir en una cantidad de 1% en peso o más, en el polímero o la composición de polímero, cuya presión se mantiene a de 500 a 1500 psi a de 200 a 270ºC, polímero o composición de polímero que se introduce a continuación en un desvolatilizador de cámara instantáneo que tiene una zona de presión reducida, donde la presión se mantiene a menos de 5 Torr, y preferiblemente a menos de 3 Torr, permitiendo de ese modo que el polímero pase a través de los medios de bandejas distribuidoras, para retirar materiales volátiles. En este ejemplo, para llevar los materiales volátiles residuales hasta 150 ppm o menos, se requiere mantener la presión en el depósito de desvolatilización a menos de 5 Torr, y preferiblemente a menos de 3 Torr, para exponer el agua y el monómero en la composición de polímero. Industrialmente, para retirar el agua y el monómero que resultaban de la desvolatilización mediante condensación, se pone un expulsor aguas arriba del condensador, para mantener la presión en el condensador a 5 Torr o más, de modo que puede evitarse que el agua se congele.
Además, en US-A5 350 813, este problema se soluciona añadiendo, en lugar de agua, un disolvente orgánico que tiene un punto de congelación inferior, tal como acetona y metanol.
Sumario de la invención
En el método previo en el que se pone un expulsor aguas arriba de un condensador de modo que pueda evitarse que el agua se congele en el condensador, industrialmente se requiere una inversión en la disposición del expulsor, y técnicamente la operación del expulsor es difícil, y es difícil mantener la presión en el condensador y el depósito de desvolatilización bajo condiciones óptimas estacionariamente, y también es difícil incrementar el tamaño a escala. De acuerdo con esto, cuando se usa agua, para evitar que el agua se congele en el condensador, para obtener una composición de polímero que tiene cantidades reducidas de materiales volátiles continuamente, la presión en el depósito de desvolatilización se requiere que sea 10 mm de Hg o más, de modo que la presión en el condensador no pueda ser
\hbox{5 mm}
de Hg o menos.
Por otra parte, en el método previo en el que se añade un disolvente orgánico que tiene un punto de congelación inferior, tal como acetona y metanol, para retirar materiales volátiles residuales, la acetona y el metanol añadidos son propensos a permanecer en la composición de polímero, y estos aditivos tienen que retirarse completamente.
Es concebible así un método en el que, para retirar materiales volátiles, se eleva la temperatura del polímero, manteniéndose la presión en un depósito de desvolatilización a 10 mm de Hg o más. Sin embargo, a medida que la temperatura de la composición de polímero se eleva, el monómero residual se polimeriza en un precalentador o similares, para incrementar la cantidad de polímero de bajo peso molecular en los polímeros, conduciendo a una caída en la resistencia térmica de los productos moldeados, una adhesión de material aceitoso a los moldes en el momento del moldeo y un deterioro del tono del polímero, en algunos casos. Además, a medida que la temperatura del polímero se eleva, tiene lugar una modificación térmica, para hacer que el polímero se decolore o se deteriore. En particular, cerca del punto de descomposición del polímero, la formación de gases de descomposición debida a la descomposición del polímero supera el efecto para disminuir los componentes volátiles, y por lo tanto no puede decirse que el método sea preferible.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método para dar una composición de polímero que tiene materiales volátiles residuales en cantidades muy pequeñas, retirando los materiales volátiles continuamente con alta eficacia, para solucionar los problemas previos. Otros objetivos, características y ventajas adicionales de la invención se harán evidentes más a fondo a partir de la siguiente descripción, tomada en relación con el dibujo adjunto.
Breve descripción del dibujo
La figura 1 es un diagrama ilustrativo que muestra una modalidad del aparato de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
Los inventores de la presente invención, que han investigado intensivamente para solucionar los problemas previos, han encontrado que es importante dispersar y mezclar uniformemente una composición de polímero fundida, y, como adyuvante de expansión, agua, un compuesto hidrocarbúrico alifático que contiene al menos un grupo hidroxilo o un grupo carbonilo y que tiene un punto de ebullición inferior que el monómero sin reaccionar o el disolvente residual, o una mezcla de agua con tal compuesto hidrocarbúrico alifático, y retirar materiales volátiles mientras se expande establemente la composición de polímero fundido; y que puede obtenerse un polímero que tiene cantidades reducidas de materiales volátiles residuales satisfaciendo estas condiciones simultáneamente. La presente invención se ha completado basándose en estos hallazgos.
A saber, de acuerdo con la presente invención, se proporcionan:
(1) Un método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero, que comprende añadir una adyuvante de expansión a una composición de polímero que contiene 2% en peso o menos de materiales volátiles, mezclar la composición de polímero y el adyuvante de expansión en un aparato de mezcladura estática, y extruir la mezcla resultante mediante un aparato de extrusión hacia un depósito de desvolatilización, donde la mezcla se expande, para provocar la retirada de materiales volátiles de la composición de polímero, en donde
[1] en la adición de dicho adyuvante de expansión a dicha composición de polímero, dicho adyuvante de expansión se descarga con un aparato con tobera de adición, en una dirección opuesta a la dirección del flujo de dicha composición de polímero que ha de añadirse a dicha composición de polímero, y dicha composición de polímero a la que se ha añadido dicho adyuvante de expansión se introduce en un aparato de mezcladura estática, a un intervalo de temperatura al que la temperatura es superior que la temperatura de vaporización del adyuvante de expansión a una presión normal (atmosférica) pero inferior que la temperatura de descomposición del polímero, a una presión a la que la expansión no tiene lugar,
[2] en dicho aparato de mezcladura estática, dicha composición de polímero a la que se ha añadido dicho adyuvante de expansión se mezcla con dicho adyuvante de expansión a dicha temperatura, manteniéndose la presión superior que la presión de vapor de dicho adyuvante de expansión, y la composición de polímero resultante se hace pasar a través de dicho aparato de mezcladura estática, y
[3] dicha composición de polímero a la que se ha añadido dicho adyuvante de expansión de introduce en dicho depósito de desvolatilización a través de dicho aparato de extrusión, que tiene al menos una sección de abertura proporcionada verticalmente de forma descendente, y la composición de polímero resultante se extruye de dicha sección de abertura de dicho aparato de extrusión, de modo que el polímero se elabora como un producto expandido a una temperatura y una presión tales que el coeficiente de expansión B dado por la siguiente expresión (1) se hace 1,4 o más, y a continuación el polímero del que se han retirado los materiales volátiles, liberándose el adyuvante de expansión, se recupera:
Expresión (1)
B = A'/A
donde A representa el área de la sección transversal de la sección de abertura del aparato de extrusión, y A' representa el área de la sección transversal media de la composición de polímero en una dirección perpendicular a la dirección vertical de la composición de polímero expandida, en un punto en el que la composición de polímero se deja caer desde la parte inferior de dicha sección de abertura verticalmente de 50 cm a 1 m;
(2) El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero que se indica en (1) previamente, en el que la composición de polímero que contiene dicho adyuvante de expansión se extruye en la forma de un hilo desde dicha sección de abertura de dicho aparato de extrusión mediante dicho aparato de extrusión;
(3) El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero que se indica en (1) o (2) previamente, en el que dicho adyuvante de expansión se añade de tal manera que dicho adyuvante de expansión no está en contacto con las paredes del tubo del sistema de tubos proporcionado para dicho aparato con tobera de adición y el sistema de tubos que conecta dicho aparato con tobera de adición y dicho aparato de mezcladura estática, hasta que dicho adyuvante de expansión alcanza dicho aparato de mezcladura estática, y en el que dicha composición de polímero y dicho adyuvante de expansión se hacen pasar a través del aparato de mezcladura estática manteniéndose la presión superior de la presión de vapor de dicho adyuvante de expansión;
(4) El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero que se indica en uno cualquiera de (1) a (3) previamente, en el que dicho depósito de desvolatilización se hace funcionar bajo una presión de 10 mm de Hg o más;
(5) El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero que se indica en uno cualquiera de los (1) a (4) previamente, en el que dicho adyuvante de expansión se añade en una cantidad de 10% en peso o menos, basado en dicha composición de polímero; y
(6) El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero que se indica en uno cualquiera de los (1) a (5) previo, en el que dicho adyuvante de expansión es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en agua, compuestos hidrocarbúricos alifáticos que contienen al menos un grupo hidroxilo o un grupo carbonilo, y que tienen un punto un punto de ebullición inferior que los del monómero sin reaccionar y el disolvente, y una mezcla de los mismos.
En la presente invención, los materiales volátiles que han de retirarse significan componentes volátiles en una composición líquida de polímero que contiene un polímero, y ejemplos incluyen monómeros sin reaccionar usados en la producción del polímero, disolventes orgánicos usados para la producción del polímero, tales como hidrocarburos alifáticos (por ejemplo, hexano, heptano, octano y decano), benceno, tolueno, etilbenceno, xileno, cumeno y otros alquilbencenos, hidrocarburos halogenados, hidrocarburos aromáticos halogenados, compuestos de nitrilo, compuestos de amina, y similares, disolventes orgánicos que pueden usarse como disolventes de polimerización industrialmente, y oligómeros (por ejemplo, dímeros y trímeros de monómeros).
Además, la composición de polímero para usar en la presente invención se refiere a un polímero que contiene al menos pequeñas cantidades o cantidades traza de materiales volátiles en un polímero. Aquí, el polímero usado en la presente invención se refiere a un polímero termoplástico y, específicamente, pueden mencionarse un polietileno, un copolímero de etileno/\alpha-olefina, un poliestireno, HIPS, ABS, un copolímero de estireno/ácido acrílico, un copolímero de estireno/metacrilato, un polipropileno, un éter de polifenileno, un policarbonato, un poli(cloruro de vinilo), una polieterimida, una poliamida, un poliéster, un polímero silicónico, tal como polisiloxano; un polibutadieno, un poliisopreno, un caucho de etileno/propileno, un caucho de etileno/propileno/dieno, un caucho de butadieno/estireno, y similares.
La presente invención se caracteriza porque una composición de polímero cuyo contenido de materiales volátiles es bajo puede purificarse adicionalmente, y el contenido de materiales volátiles de la composición de polímero que ha de procesarse no está particularmente limitado, pero es generalmente 2% en peso o menos, preferiblemente de 0,01 a 2% en peso, y más preferiblemente de 0,05 a 1,5% en peso.
La presente invención se describe además con referencia al dibujo. La figura 1 es un diagrama ilustrativo que muestra un modo de la presente invención. Aquí, tomando un poliestireno como ejemplo, arbitrariamente, se hace la descripción basándose en la figura 1. El poliestireno es sólo un ejemplo, y la presente invención no se limita a él.
Una composición 1 de poliestireno, que contiene un poliestireno y materiales volátiles, incluyendo monómero de estireno y disolvente, que se transfiere desde un depósito de reacción de polimerización (no mostrado), se suministra a un aparato 2 de tobera de adición, para un adyuvante de expansión (un adyuvante de la desvolatilización). El aparato con tobera de adición comprende al menos una sección de abertura dirigida a la dirección opuesta a la dirección del flujo del poliestireno fundido para permitir que el adyuvante de expansión se descargue y se añada continuamente en la dirección opuesta a la del flujo del poliestireno fundido. Cuando los materiales volátiles ascienden a más de 2% en peso, la composición de poliestireno se suministra previamente a un depósito de desvolatilización (no mostrada), antes de suministrarse al aparato de mezcladura estática mencionado más adelante, y la composición de poliestireno se procesa con las condiciones de la temperatura y la presión del depósito de desvolatilización controladas, de modo que la composición de polímero o de poliestireno puede contener materiales volátiles en una cantidad de 2% en peso o menos. Por otra parte, un adyuvante 6 de expansión, seleccionado del grupo que consiste en agua, compuestos hidrocarburos alifáticos que contienen al menos un grupo hidroxilo o un grupo carbonilo, y que tienen un punto de ebullición inferior que los del monómero sin reaccionar y el disolvente, y una mezcla de los mismos, en una cantidad de menos de 10% en peso basada en dicha composición de poliestireno, se suministra al aparato 2 de tobera de adición, a través de un conducto 10, y se añaden descargándolo en una dirección opuesta a la dirección del flujo de dicho poliestireno fundido. En la presente invención, cuando el adyuvante de expansión se añade en la dirección opuesta, dicho adyuvante de expansión fluye fuera de dicha tobera de adición en un modo de rebose, para extenderse uniformemente a través de dicha tobera de adición, y por lo tanto el comportamiento de mezcladura en el mezclador 3 estático subsiguiente puede incrementarse notablemente. Aquí, el término ``la introducción del adyuvante de expansión en una dirección opuesta a la dirección del flujo de la composición de polímero'' incluye, además del caso en el que el adyuvante de expansión se introduce en una dirección completamente opuesta a la dirección del flujo, el caso en el que el adyuvante de expansión se introduce en una dirección opuesta a la dirección del flujo con un ángulo prescrito formado con la dirección del flujo. El ángulo no está limitado, pero está preferiblemente en el intervalo de \pm 45º, y más preferiblemente \pm 5º, siendo la dirección completamente opuesta a la dirección del flujo de la composición de polímero 0º.
En contraste, cuando dicho adyuvante de expansión se añade en la dirección del flujo de dicha composición de poliestireno opuestamente al método de la presente invención, dicho adyuvante de flujo se destina a ser suministrado a un punto de dicho mezclador estático situado aguas abajo. Por lo tanto, el adyuvante de expansión no se dispersará o se mezclará uniformemente, disminuyendo de ese modo el comportamiento de mezcladura, de modo no preferible.
Se requiere añadir dicho adyuvante de expansión con una presión aplicada a dicha composición de polímero fundido (poliestireno) y dicho adyuvante de expansión que se suministran al aparato 2 de tobera de adición, de modo que no pueda tener lugar la expansión, a un intervalo de temperatura en el que la temperatura es superior que la temperatura de vaporización del adyuvante de expansión a una presión normal pero inferior que la temperara de descomposición del polímero. Más preferiblemente, el adyuvante de expansión añadido de este modo se introduce en el aparato 3 de mezcladura estática, conectado justo después del aparato 2 de tobera de adición, de tal manera que dicho adyuvante de expansión no está en contacto con las paredes de los tubos del sistema de tubos proporcionado para dicho aparato con tobera de adición y el sistema de tubos que conecta dicho aparato con tobera de adición y dicho aparato de mezcladura estática, hasta que dicho adyuvante de expansión alcanza dicho aparato de mezcladura estática proporcionado para la conexión.
Además, si dicho adyuvante de expansión entra en contacto con el sistema de tubos proporcionado para dicho aparato con tobera de adición y el sistema de tubos que conecta dicho aparato con tobera de adición y dicho aparato de mezcladura estática, antes de que dicho adyuvante de expansión alcance dicho mezclador 3 estático, puesto que la velocidad de flujo de dicha composición de poliestireno en la sección de la pared del tubo es muy baja, se forma una capa gruesa de adyuvante de expansión, par disminuir el comportamiento de mezcladura del mezclador estático. Cuando no existe contacto con las paredes del sistema de tubos, no se forma una pared gruesa, y no se disminuye el comportamiento del mezclador estático. Mantener así el adyuvante de expansión fuera de contacto con las paredes de los sistemas de tubos puede conseguirse disponiendo dicha tobera de adición cerca de la parte central del flujo de dicha composición de poliestireno, de modo que dicha tobera de adición pueda no estar en contacto con el sistema de tubos.
Suponiendo que las otras condiciones de trabajo son iguales, cuanto mayor es la cantidad añadida del adyuvante 6 de expansión, más se reducen los materiales volátiles residuales en el producto final después del depósito de desvolatilización. Sin embargo, si el adyuvante de expansión se añade en una cantidad que supera un cierto límite para la composición de polímero, el incremento en el efecto no se observa notablemente. Por lo tanto, el límite superior de la cantidad del adyuvante de expansión que ha de añadirse es aproximadamente 10% en peso, mientras que el límite inferior es generalmente 0,1% en peso o más, con respecto a la cantidad de la composición de polímero. La cantidad del adyuvante de expansión que ha de añadirse es preferiblemente de 0,5 a 3% en peso, con respecto a la cantidad de la composición de polímero. Si el adyuvante de expansión se añade en una cantidad que supera 10% en peso, el incremento en el efecto no se observa notablemente, y la carga térmica para evaporar el adyuvante 6 de expansión y la carga térmica para recuperar el adyuvante 6 de expansión evaporado se incrementa, lo que no es preferible económicamente. Para retirar materiales volátiles eficazmente, preferiblemente, el adyuvante de expansión se añade en una cantidad igual a o mayor que la cantidad de los materiales volátiles contenidos en la composición de polímero. Si la cantidad del adyuvante de expansión es demasiado pequeña en comparación con la cantidad de los materiales volátiles contenidos en la composición de polímero, el efecto es menor. Por otra parte, si el adyuvante de expansión se añade en una cantidad de no menos de 10% en peso basada en la composición de polímero, no sólo el efecto no se incrementa proporcionalmente, sino que además la energía para recuperar el adyuvante de expansión vaporizado instantáneamente se incrementa, según se indica previamente, y se necesita una mejora, por ejemplo, para hacer grande el tamaño del depósito de desvolatilización y una bomba de vacío, lo que no es preferible.
En la presente invención, para retirar materiales volátiles seguramente, dicha composición de polímero y dicho adyuvante de expansión se calientan, para fundir, hasta una temperatura superior que la temperatura de vaporización del adyuvante de expansión, bajo una presión normal. Sin embargo, si la temperatura se eleva hasta una temperatura superior que la temperatura de descomposición del polímero, la calidad del polímero está adversamente influenciada, lo que no es preferible. Generalmente, dicha composición de polímero y dicho adyuvante de expansión se calientan preferiblemente hasta una temperatura inferior que la temperatura de descomposición del polímero en de aproximadamente 5 a 150ºC, debido a que el equilibrio entre la fluidez del polímero y el efecto de desvolatilización es bueno. Generalmente, la temperatura de calentamiento es de 100ºC a 400ºC, y preferiblemente de aproximadamente 150ºC a aproximadamente 350ºC. En el caso de un polímero que es propenso a ser modificado térmicamente, tal como un poliestireno resistente a los impactos, un copolímero de estireno/acrilonitrilo y un copolímero de ABS, preferiblemente, se trata a una temperatura de 260ºC o menos, por ejemplo, en el caso de un poliestireno, preferiblemente, se trata a una temperatura de 150ºC a 300ºC, y más preferiblemente de 180ºC a 280ºC.
En la presente invención, preferiblemente, no se permite que el adyuvante de expansión se expanda sustancialmente hasta que la composición de polímero se introduce en el depósito de desvolatilización. Por lo tanto, es importante mantener la presión igual a o superior que la presión de vapor del adyuvante de expansión a la temperatura previa. Si la presión es inferior que la presión de vapor del adyuvante de expansión, entonces tiene lugar la expansión, la diferencia en la densidad y la viscosidad entre el adyuvante de expansión gasificado y dicha composición de polímero se incrementa, y la dispersión y la mezcladura en el aparato de mezcladura estática se produce poco. Como resultado, la cantidad de materiales volátiles residuales en el producto final se incrementa, en comparación con la operación bajo condiciones a las que no se permite que el adyuvante de expansión se expanda en el aparato de mezcladura estática. De acuerdo con esto, en el aparato 3 de mezcladura estática, la mezcladura se lleva a cabo a una presión y a una temperatura a las que el adyuvante de expansión no se expande hasta que se introducen en el depósito de desvolatilización y, por ejemplo, cuando se usa una composición de poliestireno y se usa agua como el adyuvante de expansión, se mezclan en el aparato de mezcladura estática manteniéndose la presión a 40 bares o más, a 245ºC. Puesto que el aparato de mezcladura estática tiene una estructura simple y tiene poca pérdida de presión, se requiere menos energía, y es muy económico, lo que es preferible. Además, el aparato de mezcladura estática no está particularmente limitado, con tal de que sea un aparato de mezcladura, tubular, de tipo continuo, de varias fases, en línea, que pueda llevar a cabo la mezcladura dividiendo un flujo y pueda usarse el llamado generalmente mezclador estático. Diversos mezcladores estáticos cuyas estructuras de los elementos usados en ellos varían de fabricante a fabricante están comercializados por múltiples fabricantes.
Después de que dicho adyuvante de expansión y dicha composición de poliestireno introducidos en el aparato 3 de mezcladura estática se dispersen y se mezclan uniformemente, se introducen en un depósito 4 de desvolatilización a través de un conducto 7. En la figura 1, este depósito 4 de desvolatilización se representa como una vista frontal, con la parte superior y la parte inferior del mismo en línea con la línea vertical, y el depósito tiene un aparato 11 de extrusión, para la composición de polímero del mismo. La composición de polímero se introduce a través del conducto 7 en una parte 13a superior de al menos una sección 13 de abertura proporcionada en el aparato 11 de extrusión, y la composición se extruye desde su parte 13b inferior, verticalmente (descendentemente), como artículos delgados, tal como una composición 12 de polímero expandida en estado de hilos. El aparato de extrusión puede proporcionarse dentro del depósito de desvolatilización.
El aparato de extrusión tiene la sección de abertura, así como una válvula de control y un calentador, preferiblemente, Mientras la presión en el calentador y el caudal de descarga son controlados por la válvula de control, la composición de polímero se extruye en el depósito de desvolatilización a través de la sección 13 de apertura. La válvula de control se requiere para mantener la presión en el conducto 7 y el aparato 3 de mezcladura estática antes del conducto 7 bajo una presión bajo la que el agente de expansión no se expande. Sin embargo, si la presión en el conducto 7 y el aparato 3 de mezcladura estática antes del conducto 7 pueden mantenerse solo mediante la sección de abertura bajo una presión bajo la que el adyuvante de expansión no se expande, no se requiere particularmente que el aparato de extrusión tenga la válvula de control previa, y la válvula de control puede omitirse. La posición en la que se proporciona la válvula de control está preferiblemente justo antes del punto en el que el conducto 7 entra en el depósito de desvolatilización. El calentador contenido en el aparato de extrusión comprende un cambiador de calor y no está particularmente limitado, con tal de que sea un cambiador de calor usado generalmente para calentar una solución de polímero, tal como un cambiador de calor de tipo de múltiples tubos, un cambiador de calor de tipo de aletas y placas y un cambiador de calor de tipo de mezclador estático. Este calentador puede situarse sobre o en la sección del saliente superior del depósito de desvolatilización. No se requiere particularmente que el aparto de extrusión esté provisto de dicho calentador, y el calentador puede omitirse si la temperatura de la composición de polímero enviada desde el conducto 7 tiene una temperatura a la que la fluidez se retiene satisfactoriamente incluso cuando la composición de polímero es enfriada por el calor latente de vaporización durante la expansión del adyuvante de expansión.
Para la sección de abertura, pueden usarse diversas válvulas y diversas boquillas usadas para aparatos de moldeo por extrusión. Por ejemplo, como la válvula, puede mencionarse una válvula de agujas, una válvula de purga, un pistón de ventilación, una válvula de cabezal de boquilla, y similares. Como la boquilla, además de una boquilla para hilos para la granulación, pueden mencionarse una boquilla tubular, una boquilla de cola de pez, una boquilla de percha, una boquilla en T para láminas, tal como una boquilla de tornillo; una boquilla de tipo recto, una boquilla de tipo cruceta, una boquilla circular para un tubo, tal como una boquilla de transferencia, y similares. Estas pueden usarse solas o dos o más tipos de ellas pueden usarse en combinación. La sección de abertura puede situarse sobre o en la sección de reborde superior del depósito de desvolatilización, con tal de que la composición de polímero fundida pueda introducirse directamente en el depósito de desvolatilización, aquí, la conformación de la sección transversal de la sección 13 de abertura del aparato de introducción no está particularmente limitada, y puede usarse cualquier conformación, tal como una conformación circular, una conformación oblonga, una conformación angular, una conformación lineal o una combinación de estas, o una conformación indefinida. Se supone que, dependiendo de las condiciones de trabajo del depósito de desvolatilización, la expansión puede permitirse un poco en el aparato de extrusión antes de la sección de abertura, y, generalmente, durante la introducción en el depósito de desvolatilización, agua, por ejemplo, dispersada y mezclada a una temperatura y a la presión a la que el polímero de la serie del estireno en estado fundido puede retenerse en estado líquido, se libera de la sección de abertura al depósito de desvolatilización toda de una vez, provocando de ese modo una expansión uniforme y la retirada de materiales volátiles. Puede encontrarse que, en ese momento, cuando el polímero de la serie del estireno en estado fundido se suministra desde la sección de abertura verticalmente hacia abajo, el modo en el que la resina fundida extruida desde la parte 13b inferior de la sección 13 de abertura se expande, hace muy diferente el grado de la disminución de los materiales volátiles. A medida que la resina fundida extruida desde la sección de abertura fluye descendentemente de modo vertical, rápidamente, a una velocidad de flujo constante, y el adyuvante de expansión se expande, la superficie específica del mismo se incrementa, y se aceleran la evaporación y la separación de materiales volátiles. Esto es, el efecto de reducir los materiales volátiles de la resina fundida en un estado expandido que se extruye desde la sección de abertura se hace mayor cuando el coeficiente B de expansión, representado por la expresión (1) previa, de dicho producto expandido de polímero en una dirección perpendicular a la dirección vertical, es 1,4 o más. Además, cuando el coeficiente de expansión se incrementa en una cierta extensión, entonces, incluso si el coeficiente de expansión se hace mayor que aquel, el efecto para reducir los materiales volátiles no se cambia; y, puesto que tiene lugar una expansión no uniforme, salpicando de ese modo la resina fundida, para permitir que la resina se adhiera a la pared interna del depósito de desvolatilización, y haciendo imposible la retención de una conformación de la sección transversal estable, y por lo tanto el efecto de desvolatilización se disminuye. De acuerdo con esto, el coeficiente de expansión es preferiblemente 50 o menos.
En la expresión (1) previa, A' se obtiene observando el estado expandido a través de un espejo o similar situado sobre la pared del depósito de desvolatilización cercana a la parte 13b inferior de la sección de abertura, y encontrando el área de la sección transversal media a partir de la conformación de la composición de polímero expandida entre 50 cm y 1 m en una dirección perpendicular a la dirección vertical. Puesto que la composición de polímero en estado expandido que se observa se suministra continuamente, hay una en un estado colgante desde la sección de abertura, y una en un estado desgarrado mientras se expande y cae, pero preferiblemente la expansión es uniforme y el coeficiente de expansión es 1,4 o más, no estando limitada la conformación en la dirección perpendicular. Específicamente, el coeficiente de expansión se determina calculando el valor medio de las áreas de la sección transversal encontradas a partir de las conformaciones del polímero expandido, tomando fotografías o película de vídeo de la resina fundida en un estado expandido extruido desde la sección de abertura. Además, para asegurar tal estado expandido, como una condición de trabajo del aparato, se requiere que la viscosidad de la masa fundida de la composición de polímero extruida desde el aparato de extrusión sea una viscosidad a la que pueda retenerse la conformación expandida. El ajuste de tal viscosidad puede hacerse controlando la temperatura de la resina fundida, es decir, controlando la temperatura de la resina hasta una temperatura a la que el equilibrio entre la fluidez y el efecto de desvolatilización es bueno, y a continuación extruyendo la composición de polímero desde la sección de abertura. Durante tal retirada de materiales volátiles, el polímero se mantiene al menos en estado fundido.
Suponiendo que el caudal medio S de la resina fundida que pasa a través de la sección de abertura del aparato de extrusión se expresa mediante el área de la sección transversal por unidad de la sección de abertura, una condición de trabajo particularmente preferible es que la operación se lleve a cabo preferiblemente en el intervalo mostrado por la expresión (2):
Expresión (2) 2 g/m^{2}\cdot h < S < 20 kg/mm^{2}\cdot h
En este intervalo, la diferencia entre la presión de la resina fundida antes de la sección de abertura de introducción y la presión de la resina fundida después de la introducción en el depósito de desvolatilización se hace grande; el adyuvante de expansión, dispersado y mezclado a una temperatura y a una presión a la que el polímero de la serie del estireno en estado fundido puede mantenerse en estado líquido, puede liberarse fácilmente en el depósito de desvolatilización todo de una vez desde la sección de abertura; y, como resultado, tiene lugar una expansión uniforme, retirando de ese momo materiales volátiles.
Si el caudal medio es menor que 2 g/mm^{2}\cdoth, la expansión no se lleva a cabo continuamente y, como resultado, el efecto de desvolatilización se hace pequeño. El caudal medio es preferiblemente 20 g/mm^{2}\cdoth o más, más preferiblemente 100 g/mm^{2}\cdoth o más.
Además, si el caudal medio está por encima de 20 kg/mm^{2}\cdoth, la producción se hace demasiado grande y la expansión uniforme se hace difícil, lo que no es preferible. Más preferiblemente, el caudal medio es 10 kg/mm^{2}\cdoth o menos.
Para mantener el caudal medio en el intervalo preferible, el diámetro de la abertura es tal que, si una boquilla para hilos o diversas válvulas se usan para la sección de abertura, el diámetro de la abertura de los poros o los orificios se selecciona para estar en el intervalo de generalmente 0,1 a 50 mm, y preferiblemente de 1 a 30 mm. En otras boquillas, la anchura de las ranuras es generalmente de 0,1 a 30 mm, y preferiblemente de 0,5 a 20 mm. Cuando se usan una boquilla para hilos o diversas válvulas para la sección de abertura, cuando la composición de polímero se introduce desde el aparato 11 de extrusión, que tiene una sección de abertura en la conformación de una tobera, en el depósito 4 de desvolatilización, bajo condiciones en las que hay poca expansión antes de la sección de abertura, se permite que la composición de polímero - que contiene el adyuvante de expansión que se mantiene bajo una presión a la que la expansión no tiene lugar, a un intervalo de temperatura al que la temperatura es superior que la temperatura de vaporización del adyuvante de expansión a una presión normal pero inferior que la temperatura de descomposición del polímero - se expansione toda de una vez, y por lo tanto se extruya en hilos uniformemente expandidos. Simultáneamente con la expansión del adyuvante de expansión, tiene lugar la evaporación de materiales volátiles, y por lo tanto la composición de polímero se expande de una manera que incrementa el diámetro de los hilos. Para incrementar el efecto de desvolatilización, preferiblemente, la estructura del depósito de desvolatilización se diseña de modo que haya una distancia satisfactoria entre la sección de abertura del aparato de extrusión y el fondo del depósito de desvolatilización, a fin de permitir que la conformación de los hilos se retenga hasta 15% o más y se deje que el adyuvante de expansión se expanda y se evapore. Aquí, la velocidad de expansión del adyuvante de expansión puede encontrarse extrayendo la composición de polímero de expansión de un orificio de muestreo unido al fondo del depósito de desvolatilización y determinando la cantidad del adyuvante de expansión. Suponiendo que el caudal medio S de la resina fundida que pasa a través de la tobera de introducción se expresa mediante el área de la sección transversal por unidad de la sección de abertura en la conformación de una tobera, una condición particularmente preferible para hacer los hilos uniformes es que la operación se lleve a cabo en el intervalo mostrado por la expresión (2) previa.
Cuando los hilos no pueden hacerse uniformes o se rompen por expansión y por desgarro, en algunos casos, el efecto de reducir los materiales volátiles se hace pequeño, ya que la expansión no es uniforme. Cuando los hilos se expanden uniformemente y el coeficiente de expansión es 1,4 o más, la expansión tiene lugar uniformemente, y se supone que el adyuvante de expansión dispersado uniformemente en el depósito de desvolatilización se deja que se expanda más uniformemente, y la película límite del propio polímero se hace delgada, para permitir que los materiales volátiles se evaporen fácilmente. Aunque es imposible observar directamente el estado de las celdillas formadas por un adyuvante de expansión que se expande en la resina fundida, por ejemplo, el estado de las celdillas formadas por agua, se cree que, puesto que hay una gran correlación entre el estado expandido de los hilos de la resina fundid extruida desde la sección de abertura y el estado de celdillas formadas por agua que se expande en la resina fundida, los materiales volátiles pueden reducirse controlando el diámetro (grosor) de los hilos. Aquí, el control directo del coeficiente de expansión B de los hilos de la resina fundida extruida desde la sección de abertura puede efectuarse ajustando la temperatura y la presión en el depósito de desvolatilización, o la temperatura y la presión de la resina fundida antes de la extrusión desde la tobera, en los intervalos descritos previamente.
Como se describe previamente, dicho adyuvante 6 de expansión se introduce en el mezclador 3 estático, donde se mezcla y a continuación la composición de polímero se hace pasar a través del conducto 7 y se introduce a través del aparato 11 de extrusión, que tiene al menos una sección 13 de abertura, en el depósito 4 de desvolatilización, donde se somete a la expansión.
En el depósito 4 de desvolatilización, esto es, la fase final, se retiene un vacío a través de un conducto 8 mediante un aparato de vacío (no mostrado en esta figura), tal como un expulsor, un soplador y una bomba de vacío. El depósito de desvolatilización se hace funcionar bajo una presión generalmente de 8 mm de Hg o más y preferiblemente 10 mm de Hg o más, pero generalmente inferior que 50 mm de Hg. Para mantener la fluidez de la resina fundida, se requiere que se lleve a cabo calentamiento, para elevar la temperatura del depósito de desvolatilización hasta una temperatura de 5 a 150ºC inferior que la temperatura de descomposición del polímero, preferiblemente hasta una temperatura de 100 a 400ºC, y más preferiblemente una temperatura de 150 a 350ºC, puesto que la resina fundida expandida es enfriada por el calor latente de evaporación, hasta un estado altamente viscoso con la resina fundida expandida. La presión que ha de retenerse puede ser menor que 8 mm de Hg, pero se requieren medios para evitar que el agua se congele en un separador en el momento en el que el agua, como un adyuvante de expansión, vaporizada como se describe previamente, se recupera, y por lo tanto la energía para lo anterior se incrementa de modo no preferible.
El poliestireno tratado bajo las condiciones previas se descarga del depósito 4 de desvolatilización mediante una bomba 5, y se hace pasar a través de un conducto 9, para ser suministrado a un granulador (no mostrado), para proporcionar un producto que tiene un contenido muy bajo de materiales volátiles residuales.
Además, en la presente invención, como el adyuvante de expansión que se añade para usar, se usa agua o un compuesto hidrocarbúrico alifático que contiene al menos un grupo hidroxilo o un grupo carbonilo, y que tiene un punto de ebullición inferior que el monómero sin reaccionar o el disolvente. Ejemplos de tales compuestos hidrocarbúricos alifáticos incluyen alcoholes, tales como metanol, etanol e isopropanol, y cetonas, tales como acetona y etil-metil-cetona.
Llevando a cabo el método mejorado para retirar materiales volátiles de la presente invención, pueden obtenerse los siguientes efectos excelentes:
(1) Los materiales volátiles pueden retirarse continuamente de una composición de polímero, y puede obtenerse un polímero que contiene una cantidad bastante pequeña de materiales volátiles, añadiendo una adyuvante de expansión a una composición de polímero en una dirección opuesta a la dirección del flujo de la composición de polímero, y ajustando el estado expandido de la resina fundida extruida desde las secciones de abertura bajo una presión superior que la del método convencional, esto es, bajo una presión de 10 mm de Hg o más. Además, existe un efecto tal que, cuando se usa agua como un adyuvante de expansión, al recuperar el agua mediante condensación, no se requieren medios especiales o un aparato para prevenir que el agua se congele.
(2) Si las condiciones de trabajo para reducir la cantidad de materiales volátiles contenidos en una composición de polímero hasta una cantidad bastante pequeña son las mismas, puede obtenerse una composición de polímero bastante menos deteriorada térmicamente, menos decolorada y descompuesta, e inferior en la cantidad de materiales volátiles, en comparación con el método convencional, procesando a una temperatura inferior que la del método convencional.
La presente invención se describe con más detalle basándose en los siguientes Ejemplos, pero, por supuesto, los siguientes ejemplos específicos no pretenden restringir la presente invención.
Ejemplos Ejemplo 1
En este Ejemplo, se usó el mismo aparato que se muestra en la figura 1, y se emplearon, como una composición de polímero, un poliestireno (denominado aquí en lo sucesivo GPPS), un polímero de estireno y un disolvente de polimerización, uno que contenía etilbenceno.
Después de que el poliestireno, obtenido mediante polimerización en un depósito de reacción de polimerización, se desvolatilizara en un depósito de desvolatilización (no mostrado en la figura) colocado aguas arriba de la figura, bajo condiciones de 230ºC y 350 mm de Hg, para llevar la cantidad de material volátil hasta 2% en peso o menos, el poliestireno resultante se suministró al aparato 2 de tobera de adición. En el aparato 2 de tobera de adición, se usó agua como un adyuvante de expansión, y se suministró al aparato 2 de tobera de adición a través del conducto 10, de modo que se añadiera en una dirección completamente opuesta (un ángulo de 0º con la dirección del flujo) a la dirección del flujo del poliestireno. La posición en la que se añadía el agua era aproximadamente el centro del flujo del poliestireno; el agua se dejó fluir fuera de dicha tobera de adición en un modo de rebose, para extenderse uniformemente a través de dicha tobera de adición, aplicándose una presión, de modo que no se produjera la expansión, a un intervalo de temperatura al que la temperatura era superior que la temperatura de vaporización de agua a una presión normal pero inferior que la temperatura de descomposición del polímero; y el agua se introdujo a continuación en el aparato 3 de mezcladura estática, conectado inmediatamente a continuación. La temperatura y la presión se mantuvieron de modo que la expansión del agua no se produjera tampoco en el mezclador 3 estático.
La composición de poliestireno en la que el agua se dispersaba uniformemente se introdujo en el aparato 11 de extrusión, que tenía múltiples secciones de abertura situadas verticalmente de modo descendente, en el que las secciones de abertura tenían una anchura de 2 mm y una longitud de 200 mm (área de la sección transversal: 399,14 mm^{2}) y la composición se extruyó en el depósito 4 de desvolatilización. En el depósito 4 de desvolatilización, la temperara y la presión se mantuvieron a 230ºC y 10 mm de Hg, respectivamente; la composición de poliestireno se extruyó en el depósito de desvolatilización, siendo la producción 0,2 kg/mm^{2}\cdoth por unidad de área de las secciones de abertura, y simultáneamente con esto, el agua mezclada con la misma se liberó en el depósito de desvolatilización toda de una vez desde las secciones de abertura, produciendo de ese modo la resina fundida expandida en forma de láminas.
La resina fundida expandida en forma de láminas se observó mediante filmación de vídeo a través de múltiples espejos situados cerca de las secciones de abertura, y el valor del coeficiente de expansión B se determinó a partir de la expresión (1) previa, encontrando el valor medio de las áreas de la sección transversal de la composición de polímero expandida en una dirección perpendicular a la dirección vertical entre 50 cm y 1 m debajo de las secciones de abertura.
La masa de materiales volátiles residuales en el producto se encontró mediante cromatografía de gases. Las condiciones de trabajo y los resultados se muestran juntos en la Tabla 1.
Ejemplo 2
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que la composición de poliestireno en la que se dispersaba agua uniformemente se suministró al aparato 11 de extrusión, que tenía secciones de abertura que comprendían múltiples toberas situadas verticalmente de modo descendente, en las que el diámetro de las toberas era 2 mm (área de la sección transversal: 3,14 mm^{2}) y que la temperatura y la presión en el depósito 4 de desvolatilización se mantuvieron a 245ºC y 10 mm de Hg, respectivamente. La composición de poliestireno se extruyó en el depósito de desvolatilización, siendo la producción 0,2 kg/mm^{2}\cdoth por unidad de área de las toberas, y simultáneamente con esto, el agua mezclada con la misma se liberó en el depósito de desvolatilización toda de una vez desde las toberas, produciendo de ese modo una resina fundida expandida.
La resina fundida expandida se observó mediante filmación de vídeo a través de espejos situados cerca de las toberas, y el valor del coeficiente B de expansión se determinó a partir de la expresión (1) previa, encontrando el valor medio del diámetro de la composición de polímero expandida en una dirección perpendicular a la dirección vertical entre 50 cm y 1 m por debajo de las toberas.
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La masa de materiales volátiles residuales en el producto se encontró mediante cromatografía de gases. Las condiciones de trabajo y los resultados se muestran juntos en la Tabla 1.
Ejemplo 3
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que, en lugar del poliestireno, se usó un poliestireno de alta resistencia a los impactos (HIPS) modificado con caucho de butadieno, y que las condiciones eran como las mostradas en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 4
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que, en lugar del poliestireno, se usó un copolímero de estireno/acrilonitrilo (SAN) y que las condiciones eran como las mostradas en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 5
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que la cantidad de agua añadida se redujo y que las condiciones eran como las mostradas en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 6
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que las condiciones de trabajo se cambiaron como se muestra en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 7
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que las condiciones de trabajo del depósito de desvolatilización se cambiaron como se muestra en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 8
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que se usó un poliestireno obtenido mediante polimerización usando, como un disolvente de polimerización, xileno en lugar de metilbenceno, y que las condiciones eran como se muestra en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 9
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que, en lugar del agua, se usó metanol, y que las condiciones eran como se muestra en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo 10
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que, en lugar del agua, se usó acetona, y que las condiciones eran como se muestra en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo comparativo 1
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que el agua se añadió en la misma dirección que la dirección del flujo del poliestireno, y que las condiciones eran como se muestra en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo comparativo 2
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que las condiciones de la presión del conducto 7 eran como se muestra en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo comparativo 3
El procesamiento se llevó a cabo de la misma manera que en el Ejemplo 2, excepto que las condiciones eran tales que la cantidad de materiales volátiles residuales en el poliestireno que había de introducirse en el aparato 2 de tobera de adición eran más de 2% en peso, según se muestra en la Tabla 1. Los resultados también se muestran en la Tabla 1.
TABLA 1
Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ejemplo 3 Ejemplo 4 Ejemplo 5
Tipo de polímero en la composición GPPS GPPS HIPS SAN GPPS
de polímero
Tipo de disolvente Etilbenceno Etilbenceno Etilbenceno Etilbenceno Etilbenceno
Materiales volátiles (% en peso) 0,94 0,94 0,82 0,27 0,94
contenidos en la composición de
polímero que ha de suministrarse al
aparato 2 de tobera de adición
Temperatura (ºC) de la composición 230 245 225 220 245
de polímero que ha de suministrarse
al aparato 2 de tobera de adición
Presión (bares) en el conducto 7 55 55 55 55 55
Tipo de adyuvante de expansión Agua Agua Agua Agua Agua
Cantidad de (% en peso) de adyuvante 2,9 2,9 2,9 2,9 1
de expansión añadido al aparato con
tobera de adición, con respecto a la
cantidad de composición de polímero
Dirección de adición del adyuvante Dirección Dirección Dirección Dirección Dirección
de expansión en relación con la opuesta opuesta opuesta opuesta opuesta
dirección de flujo de composición
de polímero
Coeficiente de expansión 5,2 7,3 4,7 3,9 3,5
Presión de trabajo (mm de Hg) del 10 10 10 12 10
depósito de desvolatilización
Temperatura de trabajo (ºC) del 230 245 225 220 245
depósito de desvolatilización
Materiales volátiles (ppm) en el 68 61 37 79 74
producto final
TABLA 1 (continuación)
Ejemplo 6 Ejemplo 7 Ejemplo 8 Ejemplo 9 Ejemplo 10
Tipo de polímero en la composición GPPS GPPS HIPS GPPS GPPS
de polímero
Tipo de disolvente Etilbenceno Etilbenceno Xileno Etilbenceno Etilbenceno
Materiales volátiles (% en peso) 0,82 0,48 0,35 0,94 0,94
contenidos en la composición de
polímero que ha de suministrarse al
aparato 2 de tobera de adición
TABLA 1 (continuación)
Ejemplo 6 Ejemplo 7 Ejemplo 8 Ejemplo 9 Ejemplo 10
Temperatura (ºC) de la composición 195 225 245 225 245
de polímero que ha de suministrarse
al aparato 2 de tobera de adición
Presión (bares) en el conducto 7 55 55 55 100 100
Tipo de adyuvante de expansión Agua Agua Agua Metanol Acetona
Cantidad de (% en peso) de adyuvante 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9
de expansión añadido al aparato con
tobera de adición, con respecto a la
cantidad de composición de polímero
Dirección de adición del adyuvante Dirección Dirección Dirección Dirección Dirección
de expansión en relación con la opuesta opuesta opuesta opuesta opuesta
dirección de flujo de composición
de polímero
Coeficiente de expansión 3,3 4,2 6,8 5,7 6,4
Presión de trabajo (mm de Hg) del 10 30 10 10 10
depósito de desvolatilización
Temperatura de trabajo (ºC) del 195 225 245 225 245
depósito de desvolatilización
Materiales volátiles (ppm) en el 71 54 82 58 65
producto final
TABLA 1 (continuación)
Ejemplo Ejemplo Ejemplo
Comparativo 1 Comparativo 2 Comparativo 3
Tipo de polímero en la composición GPPS GPPS GPPS
de polímero
Tipo de disolvente Etilbenceno Etilbenceno Etilbenceno
Materiales volátiles (% en peso) 0,94 0,94 2,5
contenidos en la composición de polímero
que ha de suministrarse al aparato 2
de tobera de adición
Temperatura (ºC) de la composición de 245 245 245
polímero que ha de suministrarse
al aparato 2 de tobera de adición
Presión (bares) en el conducto 7 55 5 55
Tipo de adyuvante de expansión Agua Agua Agua
Cantidad de (% en peso) de adyuvante 2,9 2,9 2,9
de expansión añadido al aparato con
tobera de adición, con respecto a la
cantidad de composición de polímero
TABLA 1 (continuación)
Ejemplo Ejemplo Ejemplo
Comparativo 1 Comparativo 2 Comparativo 3
Dirección de adición del adyuvante La misma Dirección Dirección
de expansión en relación con la dirección opuesta opuesta
dirección de flujo de composición
de polímero
Coeficiente de expansión X^{1)} X X
Presión de trabajo (mm de Hg) del 10 10 10
depósito de desvolatilización
Temperatura de trabajo (ºC) del depósito 245 245 245
de desvolatilización
Materiales volátiles (ppm) en el 580 714 243
producto final
Nota: X (La expansión no era uniforme y la resina se salpicaba)

Claims (9)

1. Un método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero, que comprende añadir una adyuvante de expansión a una composición de polímero que contiene 2% en peso o menos de materiales volátiles, mezclar la composición de polímero y el adyuvante de expansión en un aparato de mezcladura estática, y extruir la mezcla resultante mediante un aparato de extrusión hacia un depósito de desvolatilización, donde la mezcla se expande, para provocar la retirada de materiales volátiles de la composición de polímero, en donde
[1] en la adición de dicho adyuvante de expansión a dicha composición de polímero, dicho adyuvante de expansión se descarga con un aparato con tobera de adición, en una dirección opuesta a la dirección del flujo de dicha composición de polímero que ha de añadirse a dicha composición de polímero, y dicha composición de polímero a la que se ha añadido dicho adyuvante de expansión se introduce en un aparato de mezcladura estática, a un intervalo de temperatura al que la temperatura es superior que la temperatura de vaporización del adyuvante de expansión a una presión normal pero inferior que la temperatura de descomposición del polímero, a una presión a la que la expansión no tiene lugar,
[2] en dicho aparato de mezcladura estática, dicha composición de polímero a la que se ha añadido dicho adyuvante de expansión se mezcla con dicho adyuvante de expansión a dicha temperatura, manteniéndose la presión superior que la presión de vapor de dicho adyuvante de expansión, y la composición de polímero resultante se hace pasar a través de dicho aparato de mezcladura estática, y
[3] dicha composición de polímero a la que se ha añadido dicho adyuvante de expansión de introduce en dicho depósito de desvolatilización a través de dicho aparato de extrusión, que tiene al menos una sección de abertura proporcionada verticalmente de forma descendente, y la composición de polímero resultante se extruye de dicha sección de abertura de dicho aparato de extrusión, de modo que el polímero se elabora como un producto expandido a una temperatura y una presión tales que el coeficiente de expansión B dado por la siguiente expresión (1) se hace 1,4 o más, y a continuación el polímero del que se han retirado los materiales volátiles, liberándose el adyuvante de expansión, se recupera:
Expresión (1)
B = A'/A
donde A representa el área de la sección transversal de la sección de abertura del aparato de extrusión, y A' representa el área de la sección transversal media de la composición de polímero en una dirección perpendicular a la dirección vertical de la composición de polímero expandida, en un punto en el que la composición de polímero se deja caer desde la parte inferior de dicha sección de abertura verticalmente de 50 cm a 1 m.
2. El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición de polímero que contiene dicho adyuvante de expansión se extruye en la forma de un hilo desde dicha sección de abertura de dicho aparato de extrusión mediante dicho aparato de extrusión.
3. El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho adyuvante de expansión se añade de tal manera que dicho adyuvante de expansión no está en contacto con las paredes del tubo del sistema de tubos proporcionado para dicho aparato con tobera de adición y el sistema de tubos que conecta dicho aparato con tobera de adición y dicho aparato de mezcladura estática, hasta que dicho adyuvante de expansión alcanza dicho aparato de mezcladura estática, y en el que dicha composición de polímero y dicho adyuvante de expansión se hacen pasar a través del aparato de mezcladura estática manteniéndose la presión superior de la presión de vapor de dicho adyuvante de expansión.
4. El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho depósito de desvolatilización se hace funcionar bajo una presión de 10 mm de Hg o más.
5. El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho adyuvante de expansión se añade en una cantidad de 10% en peso o menos, basado en dicha composición de polímero.
6. El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho adyuvante de expansión es al menos uno seleccionado del grupo que consiste en agua, compuestos hidrocarbúricos alifáticos que contienen al menos un grupo hidroxilo o un grupo carbonilo, y que tienen un punto un de ebullición inferior que los del monómero sin reaccionar y el disolvente, y una mezcla de los mismos.
7. El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el adyuvante de expansión se descarga en el aparato con tobera de adición, en una dirección completamente opuesta a la dirección del flujo de la composición de polímero.
\newpage
8. El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el polímero es un polímero termoplástico.
9. El método para retirar materiales volátiles de una composición de polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el caudal medio S de la composición de polímero a la que se ha añadido el adyuvante de expansión que pasa a través de la sección de abertura del aparato de extrusión, por unidad de área de la sección transversal de la sección de abertura, está en el intervalo mostrado por la expresión (2):
Expresión (2) 2 g/mm^{2}\cdot h < S < 20 kg/mm^{2}\cdot h
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