NO140984B - Fremgangsmaate og anordning for fremstilling av en fortynnet polymeropploesning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av en fortynnet polymeroppløsning av en gummilignende vandig gel av polymeren, hvilken vandige polymergel har en viskositet på minst 5 millioner centipoise, spesielt slike med "uendelig" viskositet, hvorved den vandige polymergel ekstruderes til strenger gjennom en perforert plate ved ekstruderens utløpsende, et flytende oppløsningsmiddel eller et ikke-oppløs-ningsmiddel for gelen slår mot den utkommende gelstreng og mot den ytre flate av den perforerte plate for oppdeling av gelstrengen i separate partikler og hvorved partiklene omrøres med et oppløsningsmiddel for å fortynne gelpartiklene og tilveiebringe en fortynnet oppløsning av polymeren.

Oppfinnelsen vedrører også en anordning for oppløs-ning av polymergel i henhold til fremgangsmåten.

I forbindelse med de tidligere kjente fremgangsmåter for fremstilling av høymolekylære polymerer ved vandig suspen-sjons- eller emulsjonspolymerisering, var det viktig at reak-sjonsblandingen ble opprettholdt som en frittflytende oppløs-ning. Dannelsen av en gel eller gelé under polymerisasjons-prosessen ble omhyggelig unngått fordi, hvis det først ble dannet en gelé, og særlig en stiv, gummiaktig gelé, det viste seg meget vanskelig og praktisk talt umulig enten å opparbeide den polymere fra geléen eller, selv om den polymere ikke nød-vendigvis måtte opparbeides fra gelen for sitt formål, å fortynne gelen ytterligere til en mindre konsentrert polymeropp-løsning uten i vesentlig grad å nedbryte den polymere.

Det er kjent flere systemer for opparbeidelse av den faste polymer fra en slik gel, blant annet tørking av gelen eller bruk av et oppløsningsmiddel hvori den polymere ikke var oppløselig, for utfelling av den polymere fra gelen. Imidlertid, særlig i tilfeller hvor det er uønsket å danne en fortynnet oppløsning av den polymere, er det lite gunstig og uøkonomisk først å måtte utvinne den faste polymer fra gelen og derpå å oppløse den faste polymer på nytt i det ønskede oppløsnings-middel .

Likeledes var oppkutting eller ekstrudering etter tidligere kjente metoder ingen praktisk løsning på problemene da de fleste geler enten ville tiltette utstyret eller øye-blikkelig reagglomerere etter ekstrudering eller kutting. På grunn av de store skjærkrefter som gelem var utsatt for under slik ekstrudering fikk man videre ofte en nedbrytning og/eller tverrbinding av den polymere. I foreliggende betydning refere-rer betegnelsen tverrbinding hos den polymere seg til tverrbinding av de lange polymerkjedene. Likeledes betegner uttryk-ket nedbrytning en nedbrytning av polymerkjeder på grunn av for høye temperaturer i polymermassen. Begge disse forhold virket uheldig inn på den polymere med hensyn på kvalitet og oppløselighet.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og anordning med hvilken en fortynnet oppløsning kan fremstilles fra en polymergel uten først å måtte utvinne en fast polymer fra denne gel og uten å benytte urimelig lang tid til å oppnå fullstendig oppløsning av gelen. Videre skal det kunne tilveiebringes en fortynnet oppløsning uten vesentlig nedbrytning eller tverrbinding av den polymere i gelen.

Denne hensikt oppnås ved en fremgangsmåte og en anordning som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Fra U.S. patent nr. 3255142 er det kjent en fremgangsmåte for segmentoppdeling av polymergel ved å ekstrudere gelet inn i en på tvers strømmende strøm av flytende oppløs-ningsmiddel for polymeren. Fortrinnsvis er injeksjonsinnret-ningen som benyttes for å mate den viskøse polymeroppløsning under trykk inn i den bevegede strøm av flytende oppløsnings-middel plassert i den bevegede strøm av flytende oppløsningsmid-del for å oppnå fordelen med en størst skjærkraft for strømmen. Viskositeten til polymeren som er oppløst i henhold til U.S. patent nr. 325514 2 er beskrevet i eksempel 1 som 2 millioner centipoise (Brookfield viskositet), i eksempel 7 til 1,8 millioner centipoise og i eksempel 8 lik 3,2 millioner centipoise.

Ved foreliggende oppfinnelse kan det lett tilveiebringes fortynnede oppløsninger av polymerer av en gummilignende vandig gel av polymeren, hvor gelen har en viskositet på minst 5 millioner centipoise.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er egnet for. bruk med høyviskose polymerer og er klart fordelaktigere i forhold til U.S. patent nr. 325514 2, da polymergelene effektivt kan oppløses og mengden av oppløsningsmiddel som benyttes til å bryte polymergelen opp i små partikler ved slagvirkning av væske mot de segmentoppdelte gelstrenger er mindre enn mengden av væske som kreves i U.S. patent nr. 3255142. Således kan opp-løsninger av polymerer med høyere polymerkonsentrasjoner lett tilveiebringes ved oppfinnelsen uten den ulempe at oppløsnings-midlet må fjernes fra oppløsningen. En strøm av oppløsnings-middel som strømmer på tvers og i det vesentlige i rett vinkel til retningen for ekstruderingen av polymeren er ikke nødvendig, slik det er i U.S. patent nr. 3255142.

Fra U.S. patent nr. 2401236 er det videre kjent en ekstruderimgsinnretning for kutting av formbart materiale ved den ytre flate til en ekstruder. En kutting av gelen ved den ytre flate av åpningsplaten i en oppløsningsmiddelomgivelse vil imidlertid ha en tendens til å bevirke en reagglomerering på grunn av at kuttede deler slår mot hverandre og øker degrader-ingen av polymeren på grunn av øket blandingsskjærkraft som be-virkes av kutteren. En kutting på den indre flate vil i mot-setning hertil eliminere en slik tendens fra kutteinnretningen til å degradere gelen og å bevirke reagglomereringer. Oppkutting ved den indre flate vil gi en gunstig separering av hver geldel, mens den etterfølgende fremdeles er i åpningen.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp av et utførelseseksempel som er fremstilt på tegnin-gen, som viser: fig. 1 et skjematisk riss av en anordning som er egnet for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 et oppriss av anordningen i henhold til oppfinnelsen,

fig. 3 et lengdesnitt gjennom anordningen langs linjen 3 - 3 på fig. 2.

Ved dannelsen av en oppløsning direkte fra en polymergel foretas: a) ekstrudering og oppkutting av polymergelen under dannelse av en opphakket eller segmentert geilstreng, t>) fukting av strengen med oppløsningsmiddel for gelen ved tilstrekkelig trykk til at strengen oppbrytes i enkeltsegmenter (partikler) og c) røring av partiklene sammen med oppløsningsmiddel for opp-løsning av partiklene i oppløsningsmidlet.

Hvert av disse trinn beskrives detaljert i det følg-ende.

En anordning som er særlig egnet for utførelse av disse trinn består av en ekstruderingsenhet med en perforert plate ved utløpsenden og en dyse rettet mot yttersiden av platen. Denne anordning beskrives også detaljert nedenfor.

De polymergeler som kan fortynnes i henhold til oppfinnelsen har en viskositet på over 5 millioner centipoise. I denne forbindelse måles polymergelens viskositet på et Brookfield Viscometer ved romtemperatur, dvs. ca. 25°C. Foretrukne polymergeler vil inneholde fra ca. 5 - ca. 50 vektprosent polymer og fra ca. 95 - ca. 50 vektprosent vann.

Selv om forskjellige polymergeler, som nevnt oven-for, kan fortynnes, er det en fordel å benytte geler som inneholder polymer som har a) en egenviskositet, fortrinnsvis mellom ca. 5 og 60 dl pr. gram, fortrinnsvis 6 - 35 dl pr. gram, b) en Huggins-konstant, fortrinnsvis mindre enn 1 og helst mindre enn ca. 0,7.

Det skal bemerkes at både egen/viskositeten og Huggins-konstanten er egenskaper som gjelder for polymeren snarere enn gelen. Disse egenskaper måles etter de følgende metoder.

Egenviskositeten måles som følger:

Man tilsetter nok polymer eller gel til vann i et halvgjennomsiktig sylindrisk kar eller beholder under dannelse av en 0,1 vektprosentig oppløsning. Den polymere røres ved langsomt å dreie den sylindriske beholder omkring lengdeaksen med en hastighet på under 4 0 omdreininger pr. minutt i 24 timer. På dette tidspunkt tilsettes tilstrekkelig 2N NaCl eller NaOH- oppløsning, som nedenfor spesifisert, til å justere polymerkon-sentrasjonen til 0,05 g polymer pr. 100 ml oppløsning. Viskositeten av denne oppløsning måles derpå ved 25°C med Ubbelohde viskosimeter og egenviskositeten bestemmes ved den metode som er beskrevet av Flory i Principles of Polymer Chemistry, Cornell University Press, 1953, side 303 - 314. For polymere i henhold til oppfinnelsen, inneholdende akrylamid, måles egenviskositeten i 2N NaCl ved 25°C, for polymere av akrylsyre og dens salter brukes en 2N NaOH-oppløsning ved 25°C. I tilfelle man har en kopolymer som inneholder så mye akrylsyre at den blir dårlig oppløselig i eller uoppløselig i 2N NaCl benyttes 2N NaOH.

Huggins-konstanten måles som beskrevet i Textbook of Polymer Chemistry, Billmeyer, Interscience Publishers, New York, 1957, side 138 - 139. Som kjent er Huggins-konstanten for en spesiell polymer et mål på den polymeres forgrenings-grad. For to polymere med identisk molvekt eller identisk egenviskositet, men forskjellig Huggins-konstant, vil således en lavere Huggins-konstant angi en mer lineær polymer. I korhet kan Huggins-konstanten for en polymer og således forgreningen for den polymere måles ved å oppsette den spesifikke viskositet mot konsentrasjonen. Stigningen av denne kurve dividert med kvadratet av egenviskositeten gir Huggins-konstanten.

Det bemerkes igjen at de polymergeler som kan fortynnes i henhold til oppfinnelsen bør ha en viskositet på over ca. 5 millioner centipoise. Foretrukne geler er av den type som foreligger som stive, gummiaktige stoffer som ikke er frittstrømmende og derfor ikke inntar samme form som beholderen som de befinner seg i. Viskositeten for slike geler er ofte så høy at den ikke kan måles med vanlig utstyr, og viskositeten for slike geler omtales i det følgende som "uendelig" viskositet.

Når det gjelder foretrukne polymere og geler av ovenstående type, skal det bemerkes at ikke alle polymere eller geler som bokstavelig befinner seg innenfor de foretrukne grenser, nevnt tidligere, vil ha slik viskositet (i centipoise) at de en brukbare i henhold til oppfinnelsen. Da det prosent-vise innhold av polymer i gelen, den polymeres egenviskositet „og den polymeres Huggins-konstant er avhengige variable, må man velge disse variable slik at den endelige polymergel har

en viskositet på over ca. 5 millioner centipoise.

Som nevnt tidligere kan alle polymergeler med viskositet over ca. 5 millioner centipoise benyttes i henhold til oppfinnelsen. Kjemisk sett vil foretrukne polymergeler som kan oppløses i henhold til oppfinnelsen inneholde polymere fremstilt fra vannoppløselige monomere med følgende formel:

hvor R betegner hydrogen, metyl eller etyl og Y betegner -NH.2»

-OM

+

hvor M betegner hydrogenioner, NH^ , alkalimetallioner eller andre kationer som gir en vannoppløselig forbindelse, R^, R2 og R3 er alkylgrupper med 1-4 C-atomer og X betegner et anion.

Eksempler på monomere som tilsvarer ovennevnte formel er akrylamider, substituerte akrylamider som diacetonakrylamid ' og 2-akrylamid-2-metylpropansulfonsyre, metakrylamid, akryl- og metakrylsyrer og deres vannoppløselige salter, eksempelvis al-kalimetallsaltene, dimetylaminoetylakrylat og dimetylaminoetyl-metakrylat og produkter fra kvaternisering med dimetylsulfat, dietylsulfat, metylklorid og etylklorid.

I tillegg til homopolymere fremstilt fra ovenstående monomere kan foretrukne polymergeler også inneholde kopolymere fremstilt ved polymerisasjonsprosesser for monomere svarende til ovenstående formel og av vannoppløselige blandinger av slike monomere med andre etylenisk-umettede monomere, som f. eks. 1-vinylimidazol og dens kvarternære salter, l-vinyl-2-metylimi-dazol og dens kvaternære salter, akrylnitril, vinylsulfonsyre og dens alkalimetallsalter og vinylfosforsyre og dens alkalimetallsalter.

Spesielt foretrukne polymergeler er fremstilt fra enten akrylamid eller substituert akrylamid eller en blanding av monomere som inneholder minst en forbindelse valgt blant akrylamider, substituerte akrylamider og metakrylamider og minst en forbindelse valgt blant akrylsyrer, metakrylsyrer, alkalime-tallakrylat og alkalimetallmetakrylat. Små mengder etylenisk-umettede kopolymeriserbare monomere kan også brukes i tillegg. Fortrinnvis inneholder monomerblandingene akrylamid og natriumakrylat. Det er også foretrukket at monomerblandingen inne- - holder ca. 1 - 75 %, og fortrinnsvis 10 - 55 %, aller helst 15 - 50 %, akrylsyre eller alkalimetallsalt av akrylsyre, f.

eks. natriumakrylat.

Ved å velge monomerkombinasjoner kan man få polymere som er ikke-ioniske, kationiske, anioniske eller amfolytiske. Polymergeler som inneholder hvilke som helst av disse polymere kan brukes ifølge oppfinnelsen. Som eksempel vil akrylamid gi en i det vesentlige ikke-ionisk polymer, kvaterniserte amino-akrylat- eller metakrylatsalter gir kationiske polymere, kopolymere av akrylamid med akrylsyre eller med kvaterniserte aminoakryl- eller metakrylsyrer er anioniske eller kationiske, respektivt, mens terpolymere av akrylamid med både akrylsyre og de kvaternære forbindelser er afolytiske.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan best beskrives i forbindelse med tegningene.

Det vises spesielt til fig. 1 hvor polymergelen på egnet måte, f. eks. ved hjelp av et transportbånd med medfør-ingsribber 10, utstyrt med variabel hastighet, mates ned i en trakt 12. Gelens fysikalske form på dette punkt er ikke av-gjørende i forbindelse med oppfinnelsen og kan f. eks. bestå

av store sylindriske biter 14, mindre deler eller fliser eller spon. Størrelsen på de benyttede gelstykker begrenses hoved-sakelig av håndtering, traktstørrelsen for trakten 12 og diameteren på innløpsåpningen 16 til ekstruderen-24. Hvis man bruker sylindriske, stokklignende gelbiter, bør størrelsen på inn-løpsåpningen 16 være tilstrekkelig til at bitene 14 kan falle ned enten horisontalt eller vertikalt. Et slikt system forut-setter ikke stamping eller annen påtrykking av gelbitene for innpressing gjennom innløpsåpningen.

Det vises spesielt til fig. 1 og 3, hvor gelen som går inn gjennom innløpsåpningen 16 opptas av horisontale transportorganer 26 som befinner seg i kanalen 20, som er omgitt av huset 22 tilhørende ekstruderen 24. Disse transportorganer består fortrinnsvis av en roterende skrue 26 som beveger seg inne i en sylindrisk kanal 20 og står i forbindelse med trakten 12 gjennom innløpsåpningen 16. Den roterende skrue kan med fordel drives av en elektrisk motor 23 eller en annen kraftkilde, idet koblingen av motoren og drivforbindelsen med akselen kan være av vanlig type. Eventuelt kan man bruke en trykkekstruder, dvs. en ekstrudertype hvor trykk påsettes på geloverflaten for å presse gelen gjennom en åpning. Ved denne ekstrudertype består transportorganene inne i kanalen av et stempel forbundet med egnede organer som beveger stemplet i kanalen. Bruk av et stempel som transportorgan for gelen vil imidlertid gjøre kontinuerlig drift.av ekstruderen vanskelige-re.

Som det også fremgår av fig. 1 og 3, er det foretrukket at mellomrommene mellom nabogjengeine 30 på mateskruen 26 er større i det parti av skruen som befinner seg nærmest innløpsåpningen 16 og at denne avstand gradvis minsker mot ut-løpsenden 32 i huset.

Polymergelen som presses inn i den roterende skrue tvinges forover gjennom kanalen 20 mot kutteorganene 34 for gelen, hvilke kutteorganer befinner seg i kanalen og ligger an mot den faste perforerte plate 44. Hvis man bruker en roterende skrue som transportorgan for gelen, består kutteorganene fortrinnsvis av en midtre mutter 36 eller lignende som passer inn på en firkantet eller annen ikke-sirkulær tapp 38 på fremre del av akselen 40 tilhørende mateskruen 26, som står i forbindelse med minst ett utstikkende blad 4 2 som. ligger an mot og samvirker med de innvendige kanter rundt hullene 52 i platen 44 og skjærer små biter av polymergelen som presses ut. Disse gelbiter presses gjennom hullene 52 og kommer ut fra platen 44 som opphakkede tråder. På grunn av at polymergelen er klebrig og hefter til seg selv, vil de enkelte biter som er kuttet opp av bladet eller bladene klebe sammen igjen mens de ekstruderes gjennom platen, hvilket gir en kontinuerlig tråd eller streng som består av en serie sammenhengende gelpartier eller segmenter. Denne gelform kalles som tidligere nevnt opphakket eller segmentdelt gelstreng.

Hullplaten 44 er anbragt over utløpsenden 32 fra kanalen 20 og holdes på plass av en gjengeit ring 46 som gjenges over fremre kant 48 rundt utløpsenden 32 av kanalen 20. Ringen 46 presser den perforte plate 44 mot skjæreorganene 34, slik at man får det nødvendige plate-til plate-knivblad-trykk for opp-kutt ing av polymergelen.

I henhold til foreliggende oppfinnelse, man viser her særlig til fig. 2 og 3, er det anordnet en dyse 50a som er rettet mot ytterflaten av den perforerte plate 44. Som det fremgår av fig. 2, kan man bruke flere dyser 50a, 50b, 50c og 50d, og dette arrangement er foretrukket. Dysen eller dysene er anbragt slik at man får en kontinuerlig vanndusj eller dusj av annet oppløsningsmiddel som faller inn mot hele overflaten av hullplaten 44 mens ekstruderen er i drift. Det er i denne forbindelse viktig at dysen er anordnet slik at oppløsningsmid-let som kastes ut rettes mot og faller på yttersiden av hullplaten 44 på en slik måte at hele overflaten av hullplaten samt de opphakkede strenger som kommer ut av hullplaten fuktes. Imidlertid bør dysene konstrueres slik at dusjen ikke tvinger strengene tilbake i ekstruderen.

Hastigheten på mateskruen 26 kan varieres, og man kan for å oppnå dette forbinde den med drivorga.net 23 som har variabel hastighet. Man kan bruke en hvilken som helst hastighet, vanligvis hastigheter mellom ca. 1 og 1000 omdreininger pr. minutt.

Ifølge oppfinnelsen har man også funnet det viktig at kutte- eller skjæreorganet 34 ligger an mot innerflaten av hullplaten 4 4 og holdes i denne stilling under drift. Hvis skjæreorganet eller bladet tillates å bevege seg bort fra overflaten av hullplaten 44, får man en nedbrytning av polymeren. En egnet måte som sikrer denne sammenpressing er manuelt å sikre at klemringen 46 er fast tilskrudd under drift, men andre metoder kan også benyttes.

Ekstruderens størrelse kan angis gjennom diameteren for hullplaten. Ekstrudere med hullplater med omtrentlig diameter minst 12,5 cm kan brukes. Foretrukne ekstrudere har hullplater med diameter fra ca. 12,5 - 4 0 cm.

Når det gjelder hullplaten 44, har man funnet at diameteren.på hullene 52 er viktig for dannelse av polymeropp-løsninger i henhold til oppfinnelsen.

Det er gunstig at hullene i hullplaten har en størr-else som gir så stort forhold mellom overflate og volum på gelen som mulig i den dannede oppslemming uten samtidig å føre til nedbrytning av den polymere ved at den polymere tvinges gjennom hullene. Dette oppnås generelt når diameteren på hullene 52 ligger mellom ca. 0,8 og 10 mm. Bedre resultater oppnås med hullplater hvor hullene har diameter 1,5 - 6 mm, og særlig gunstige resultater oppnås med plater med hull med diameter 1,5

3 mm.

Det samlede antall hull 52 og ordningen av hullene 52 i hullplaten 44 har ikke vist seg å være særlig avgjørende for fremgangsmåten eller anordningen i henhold til oppfinnelsen. Imidlertid bør det samlede antall hull være så stort at man gjør nedbrytningen av den polymere så liten som mulig ved å hindre oppbygging av altfor stort trykk i ekstruderen.

Oppløsningsmidlet som strømmer ut fra dysene bør ha tilstrekkelig trykk til å holde utsiden av platen ren. Imidlertid kan "det valgte trykk varieres innenfor et stort område av-hengig av en rekke variable, som f. eks. den spesielle polymergel som ekstruderen, diameteren på de sktruderte strenger, antall strenger polymergel som ekstruderes og størrelsen på partiklene eller segmentene som strengen løser seg opp i av opp-løsningsmidlet .

Man har funnet at for de fleste formål bør vannet eller annet oppløsningsmiddel som strømmer ut av dysene ha et trykk på minst ca. 1,4 - 1,7 5 kg/cm 2, vanligvis foretrekkes trykk på ca. 3,5 - 10 kg/cm 2. I denne forbindelse måles trykket akkurat på innsiden av dysens utløpsåpning, dvs. i dysehal-sen. Man har funnet at det ikke forekommer noen ytterligere nedbrytning av den polymere ved å øke trykket. Da man imidlertid ikke oppnår noen forbedring ved å øke trykket på vannet som dusjes mot overflaten av hullplaten, er det ikke foretrukket at man benytter slike høyere trykk. Den vannmengde som strømmer fra dysene kan også varieres innen et stort område i henhold til oppfinnelsen. Den eneste avgjørende faktor er at den samlede vannmengde fra dysene må være mindre enn den som medgår eller kreves til den endelige fortynningsgrad for den polymere.

Ekstruderens hastighet og trykket på vannet som dusjes mot overflaten av hullplaten bør innstilles slik at de opphakkede polymergelstrenger oppbrytes til enkeltsegmenter med lengder fra ca. 2 - 5 cm. I denne -forbindelse skal nevnes at partikler eller segmenter som dannes ved nedbrytning av disse strenger kan bestå av en eller flere slike segmenter fra strengen. Det er også her gunstig å regulere trykket og/eller mengden av oppløsningsmiddel slik at man får et forhold mellom gelens overflate og fortynningsmidlets volum som er så høyt som mulig. Det er derfor gunstig at driftsbetingelsene juste-res slik at størstedelen av partiklene i den grad det er- mulig består av bare ett segment. Foretrukne segmenter eller biter har en lengde på ca. 2-5 cm eller mindre. Særlig gunstige forhold oppnås med biter som har en lengde på 3 mm eller mindre. Imidlertid kan biter eller segmenter som består av mer enn bare ett segment også fortynnes i henhold til oppfinnelsen. Man har også funnet at fuktingen av strengene, i tillegg til å bryte opp strengene i enkeltsegmenter, også hindrer reagglomerering eller sammenliming av strengene og segmentene fra ekstruderen. Det er i denne forbindelse viktig at det materiale som brukes til dusjingen også fortrinnsvis er et oppløsningsmiddel for polymergelen. Alle oppløsningsmidler kan brukes. Da polymergelene, som forklart, består av vannoppløselige polymere, er det derfor en fordel at oppløsningsmidlet er vann.

Det vises igjen til fig. 1 hvor oppløsningsmidlet som dusjes på hullplaten kan leveres fra et egnet forråd gjennom et rør 4 7 og gjennom en egnet ventil 49, som eventuelt kan ha organer for måling av den samlede mengde oppløsningsmiddel som er brukt, samt gjennom et andre rør 51 som går til dysen. Oppløs-ningsmidlet kan være en væske, som vann, DMF eller etylenglykol hvor gelen vil oppløses, eller en væske som metanol som ikke vil oppløse gelen, men som vil fukte de segmenterte strenger og partikler tilstrekkelig til å hindre reagglomerering før partiklene oppløses ved den endelige fortynning. Hvis den anvendte væske ikke oppløser gelen, må væsken være blandbar med oppløs-ningsmidlet som oppløser gelen og må ikke ha noen uheldig inn-virkning på egenskapene for den endelige oppløsning. Blant ovennevnte oppløsningsmidler er det en fordel å bruke slike som oppløser gelen. Et spesielt foretrukket oppløsningsmiddel er vann. Enkeltsegmentene som fjernes fra hullplatens utside sammen med oppløsningsmidlet fra dysene 50 mates inn i en egnet beholder 54. Om ønsket kan partiklene holdes i denne tank inn-til alle partikler av polymergel er oppløst til ønsket oppløs-ningsgrad. Dette punkt kan fastslås ved at synlige partikler forsvinner. Hvis hele mengden oppløsningsmiddel som kreves til den endelige fortynningsgrad ikke er brukt ved dusjing for fukting og oppkutting av gelstrenger fra ekstruderen, kan ytterligere oppløsningsmiddel tilsettes på egnet måte, f. eks. gjennom rørledningen 53, direkte til beholderen.

For kontinuerlig drift er det en fordel at oppslemmingen av gelpartikler og oppløsningsmiddel kontinuerlig tappes av fra beholderen. Særlig når man arbeider med en konsentrert oppslemming av gelpartikler, bør oppslemmingen ikke bringes til hvile i beholderen over noen lengre periode uten røring. Røring på dette punkt gjør at man hindrer dannelsen av en ny gelémasse i tanken, som eventuelt ville kunne tappes ut bare med store vanskeligheter. Oppslemmingen overføres fra beholderen 56 gjennom rørledningen 59 til et annet oppløsningsanlegg, som f. eks. en rekke beholdere 60a, 60b, 60c. som vist på fig. 1.

Ved overføring av oppslemmingen er det en fordel at man benytter en pumpe 56 med lav skjærkraft, f. eks. en skruepumpe drevet med en elektrisk motor 58, eller en annen kraftkilde. Fordelen med denne pumpetype er at i tillegg til å holde ytterligere nedbrytning av den polymere så lav som mulig, vil pumpen medvirke til å bryte opp eventuelle agglomerater som er dannet og således lette fremstillingen av den endelige oppløsning.

Oppløsningstankene 60a, 60b, 60c er utstyrt med egnede røreorganer. Man har funnet at for de fleste formål vil røreorganer som går inn fra siden og opererer med lave skjær-kréfter, drevet av motorer 62a, 62b og 62c, være fordelaktige. Man har også funnet det gunstig å bruke en serie tanker eller beholdere hvor oppslemmingen røres en viss tid i den første tank 60a og derpå pumpes i rekkefølge gjennom ledningene 64a, 64b til en eller flere tilleggstanker 60b, 60c hvor blandingen holdes og røres i et bestemt tidsrom.

Den tid som er nødvendig for å oppnå fullstendig oppløsning vil avhenge av den polymere molvekt, sluttoppløs-ningens konsentrasjon, den opprinnelige konsentrasjon for polymergelen, forholdet mellom gelens overflateareal og oppløsnings-midlets volum og vannets temperatur. Man har imidlertid funnet at generelt oppnås fullstendig oppløsning i løpet av fra 30 minutter til ca. 12 timer. For de fleste formål oppnår man fullstendig oppløsning i løpet av ca. 2 timer..Etter at man har fått en fullstendig oppløsning tappes denne av fra den siste oppløsningstank og kan om ønsket gjennomgå en filtrer-ingsoperasjon for å fjerne forurensninger eller uoppløste partikler.

Forskjellige tilsetninger kan tilsettes sluttoppløse-ren, f. eks. lysstabilatorer og varmestabilatorer. Disse kan settes til oppslemmingen på et hvilket som helst punkt under fremstillingen av sluttoppløsningen, eller etter at fortynnin-gen er avsluttet.

Polymeroppløsninger fremstilt i henhold til oppfinnelsen kan brukes for en rekke formål, f. eks. som utfellings-midler og flokkuleringsmidler og som formasjonstettende midler ved oljeutvinning, særlig i sekundære og tertiære lag.

For å beskrive oppfinnelsen klarere følger enkelte eksempler.

Eksempel 1

3,2 kg polymergel bestående av en kopolymer av 70 % akrylamid og 30 % natriumakrylat i form av en 20 prosentig vandig oppløsning ble matet til en ekstruder av den type som er vist på fig. 3. Ekstruderen var utstyrt med en hullplate med diameter 12,3 cm forsynt med hull med diameter 2,4 mm anordnet symmetrisk. Hulltettheten, dvs. forholdet mellom antall kvad-ratcentimeter hull og platens samlede overflate i kvadratcenti-meter, var lik 0,45. Gelen ble ekstrudert som en opphakket eller segmenthakket streng. Idet gelen kom ut fra hullplaten ble den dusjet med dusj fra fire dyser anbragt i vifteform med 90° mellomrom langs omkretsen av hullplaten. Dysene var fire flate stråledyser. Vanntrykket var 5,6 kg/cm 2 og det ble le-vert ca. 95 l/min. Vannet brøt opp strengene i enkeltsegmenter og fuktet hvert enkelt segment. Yttersiden av hullplaten ble på denne måte holdt ren. Segmentoppløsningen ble fylt på en 400 1 beholder og derpå tilsatt fortynningsvann til en tank med rominnhold 28 00 1 hvor man laget en polymeroppløsning inneholdende 250 ppm polymer. Oppslemmingen av gelpartikler besto av partikler med størrelser fra 3 - 6 m i diameter og lengde 6 - 12 rom. Grunnen til den økede partikkeldiameter er at partiklene sveller opp ved absorbsjon av vann umiddelbart etter fuktin-> gen. Etter 2 timer inneholdt oppløsningen ingen synlige partikler av polymergel.

Eksempel 2

Flere hundre kilo polymergel bestående av 20 vektprosentig vandig oppløsning av kopolymer av 70 % akrylamid og 30 % natriumakrylat ble matet inn i en ekstruder av den type som er vist på fig. 3. Ekstruderen var forsynt med en hullplate med diameter 22 cm. Hullplaten hadde en rekke hull anordnet symmetrisk og hvert hull hadde en diameter på 2,4 mm samtidig som platen hadde en hulltetthet på ca. 0,45. Gelen ble som i eksempel 1 dusjet ved hjelp av fire flate dyser anbragt med 90° avstand langs omkretsen. Vannet fra dysen hadde et trykk på 5,7 kg/cm og ble dusjet ut i en mengde på 95 l/min. Man fikk opphakkede gelstrenger som delte seg i enkeltsegmenter med lengde fra 6-12 mm. Den resulterende partikkeloppslemm-ing ble fylt på en 4 00 1 tank og derpå pumpet ved hjelp av en pumpe med lav skjærkraft ut i en 30000 liters tank forsynt med en rører ført inn fra siden, med lav skjærkraft, hvor den polymere ble oppløst til en polymeroppløsning inneholdende 1000 ppm. For å gjøre polymernedbrytningen så liten som mulig ble røre-hastigheten innstilt på lavest mulig hastighet hvorunder poly-merpartiklene ble hindret fra å falle til bunns. Den samlede tid som medgikk for å danne en oppløsning som ikke inneholdt synlige polymerpartikler var 2 timer.

Eksempel 3

800 g polymergel bestående av en 20 vektprosentig vandig oppløsning av en kopolymer av 70 % akrylamid og 30 % natriumakrylat ble fylt på en ekstruder av den type som er vist på fig. 3. Ekstruderen hadde en hullplate med diameter 12,5 cm forsynt med symmetrisk anordnede hull med diameter 2,4 mm. 2 2 Hulltettheten på platen var ca. 0,10 cm hull pr. cm plate-overflate. De segmentopphakkede strenger av gel som kom ut fra hullplaten ble dusjet for hånd med vann fra en 350 g labora-toriedusjflaske forsynt med dyse. Vannet var tilstrekkelig til å bryte opp strengene i enkeltpartikler med lengde fra 2,5 -

5 cm. Gelpartiklene ble fylt på en 200 1 tank inneholdende

90 kg vann under røring. Gelpartiklene hadde kort etter innløp i tanken en diameter på fra 3-6 mm. Etter 6 timers røring fikk man en polymeroppløsning inneholdende 1000 ppm, som ikke inneholdt synlige polymergelpartikler.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en fortynnet poly-meroppløsning av en gummilignende vandig gel av polymeren, hvilken vandige polymergel har en viskositet på minst 5 millioner centipoise, spesielt slike med "uendelig" viskositet, hvorved den vandige polymergel ekstruderes til strenger gjennom en perforert plate ved ekstruderens utløpsende, et flytende oppløsningsmiddel eller et ikke-oppløsningsmiddel for gelen slår mot den utkommende gelstreng og mot den ytre flate av den perforerte plate for oppdeling av gelstrengen i separate partikler og hvorved partiklene omrøres med et oppløsningsmiddel for å fortynne gelpartiklene og tilveiebringe en fortynnet opp-løsning av polymeren, karakterisert ved at gelen før den presses gjennom den perforerte plate periodisk oppkut-tes av et kutteorgan ved platens indre flate for dannelse av gelsegmenter, idet det ved ekstruderingen dannes en sammenhengende segmentkuttet gelstreng som føres ut fra den perforerte plates ytre flate.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som oppløsningsmiddel benyttes vann.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den segmentkuttede gelstreng gis en diameter på 0,8 - 10 mm.

4. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av kravene 1-3,karakterisert ved at lengden på enkeltsegmenter som brytes av fra segmentstrengen gjøres mindre enn ca. 5 cm.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at enkeltpartiklenes lengde gjøres mindre enn ca. 3 mm.

6. Fremgangsmåte som angitt i ett eller flere av kravene 1-5, karakterisert ved at oppløsningsmidlet strømmer ut med et trykk på 3,5 - 10 kg/cm 2.

7. Anordning for oppløsning av polymergel i henhold til fremgangsmåten ifølge ett eller flere av de foranstående krav, omfattende en ekstruder som består av et hus (22) som omgir en kanal (20) med en utløps- og en innløpsåpning for polymergelen, en transportør (26) inne i kanalen for fremmating av gelen fra innløps- til utløpsåpningen, en perforert plate (44) anordnet over utløpsenden av kanalen, hvilken ekstruder ved sin utløps-ende har anbragt en eller flere dyser (50a, 50b, 50c, 50d) rettet mot den perforerte plates ytterflate, samt en beholder for oppløsning av ekstrudert polymergel, karakterisert ved at i ekstruderen er anordnet inne i kanalen (20) et kutteorgan (42) som har minst ett blad som står i skjærende kontakt med den perforerte plates indre flate.

8. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at det er anordnet flere dyser som er rettet mot hullplatens ytterflate.

9. Anordning som angitt i krav 7,karakterisert ved at kutteorganet er forsynt med flere skjære-blader.