NO763726L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning til definert og skånende temperering

av sterkt viskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til temperering av høyt viskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer under definerte og skånende betingelser, hvor den høyt viskøse løsning eller smelte i tynne produktsjikt gjennom-strømmer en varmeutvekslingssone. Dessuten vedrører oppfinnelsen anordninger til gjennomføring av en sådan fremgangsmåte.

For mange forarbeidelses- og etterbehandlingsprosesser for termoplastiske kunststoffer er det nødvendig å bringe høyvis-køse polymerløsninger eller polymersmelter ved hjelp av termisk definert forbehandling i en tilstand som tillater viderebehandling og etterbehandling av produktene på kjent og vanlig måte. Til dette formål er det .allerede beskrevet tallrike fremgangsmåter og anordninger som med sine differensierte egenskaper er mer eller mindre godt egnet til å brukes med det store antall termoplastiske kunststoffer. Det er f.eks. mulig å benytte ekstrudere til temperering av polymerløsninger eller polymersmelter. Oppvarmede ekstrudere kan riktignok godt brukes til oppvarming av produktene, men de er dårlig egnet til kjøling og dermed til nøyaktig.og økonomisk temperering.

Videre er det tidligere kjent rørvarmeutvekslere eller

platevarmeutvekslere. Konvensjonelle anordninger av denne art er ufordelaktige ved at oppvarmingen hhv. nedkjølingen av det termoplastiske kunststoff skjer i forholdsvis tykke produktsjikt. Som følge av de her opptredende store temperaturdifferanser mellom produkt og temperaturmedium overhetes hhv. underkjøles de vannbe-rørende produktsjikt, hvilket fører til termisk beskadigelse og/ eller uregelmessig flyt og dermed uønsket oppholdstidfordeling i varmeveksleren. Ved termisk ømfintlige termoplaster, f.eks. blan-depolymerisater av styrol og akrylnitril hhv. metakrylnitril opptrer her som kjent misfarvning og det danner seg allerede etter kort tid sorte, koksaktige destruksjonsprodukter som i tiltagende

grad forurenser polymerisatet og derved nedsetter produktets bruksverdi sterkt. Hvis det i løsningene eller smeltene av de termoplastiske kunststoffer som skal tempereres, finnes elastifiserende virkende komponenter,som f.eks. podet kautsjukk, kan det ved udefinert temperering opptre nedbygningsprosesser eller etter-forgreningsprosesser som på en uønsket måte innvirker på produk-sjonsegenskapene.

Fra U.S. patent 3 014 702 er én anordning tidligere kjent som tillater temperering av høyviskøse væsker, f.eks. polymersmelter, i tynne sjikt. Her er det sørget vel for en rask var-meoverføring, men temperaturstyringen i anordningen tillater hel-ler ikke i dette tilfelle en tilstrekkelig definert og skånende temperering. Som følge av produktstrømføringen i anordningen kan dessuten den høyviskøse væske ikke straks flyte bort fra de opphe-tede flater uten at den unødig lenge utsettes for termiske påkjenninger. Som følge av dette kan også ved anvendelse av en sådan tempereringsanordning forekomme produktskader ved temperaturømfintlige, høyviskøse polymerløsninger eller -smelter. De sorte, koksaktige destruksjonsprodukter røber ikke bare en produkttilsmussing, men bevirker også forstyrrende avleiringer i de produktførende spalter av varmeveksleren som må fjernes regelmessig. En dermed forbundet ytterligere ulempe ved denne anordning er at de produkt-førende spalter bare er vanskelig tilgjengelige, slik at det ikke er mulig med en rask og enkel rengjøring.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning til temperering av høyviskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer under definerte og skånende betingelser, som ikke eller bare i ubetydelig grad er be-heftet med de ovenfor omtalte ulemper. Særlig skulle da termisk ømfintlige polymerisater kunne tempereres på en enkel og raskest mulig økonomisk måte med så lite teknisk anstrengelse som mulig uten at dette i nevneverdig grad bevirker svekkelse eller beskadigelse av produktet.

Denre hensikt er oppnådd ved hjelp av fremgangsmåten iføl-ge oppfinnelsen. Oppfinnelsens gjenstand er derfor en fremgangsmåte til definert og skånende temperering av høyviskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer, hvor den høyviskøse løsning eller smelte i tynne produksjonssjikt gjennomstrømmer en varmeutvekslingssone, og fremgangsmåten utmerker seg ved at oppdelingen av den høyviskøse løsning eller smelte i de tynne produkt sjikt skjer under den tilstrømmende løsnings hhv. smeltes temperaturbetingelser og tempereringen av de tynne produktsjikt i varme utvekslingssonen foretas gradvis slik at temperaturdifferansen mellom varmeutvekslingssonens varmeoverførende medium og den høy-viskøse løsning hhv. smelte på hvert sted i varmeutvekslingssonen er mindre enn 50°C og fortrinnsvis mindre enn 20°C, hvor varme-overføringen skjer gjennom segmentformet oppbyggede, massive metallblokker, i hvilke de produktførende soner er tilgjengelig innfelt.

Et vesentlig trekk ved oppfinnelsen er da at varmeutvekslingssonen er oppdelt i slike segmenter at de produktførende soner er lett tilgjengelige, dvs. at de enten kan avdekkes lett eller skiftes ut slik at deres rengjøring eller fornyelse i nødstilfel-

le kan utføres uten anstrengelse.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tillater en jevn og rask temperering av de høyviskøse løsninger hhv. smelter og da med nøyaktig temperaturstyring. Produktet som strømmer eller fly-ter i de tynne sjikt, kan ved gradvis eller trinnvis temperering ved innstilling av små temperaturdifferanser utsettes for en skånende, termisk behandling. Fremgangsmåten lar seg gjennomføre på

en enkel og fleksibel måte og har utbredt anvendelse.

Med uttrykket termoplastiske kunststoffer skal det innen-for denne oppfinnelses ramme forståes alle makromolekylære stoffer eller blandinger av slike stoffer som blir plastiske og flytedyk-tige når de utsettes for trykk og varme. Uttrykket makromolekylære stoffer omfatter da i det vesentlige ved homo-.eller sampolyme-risering av monomere i form av substans, løsning eller dispersjon erholdte polymerisater og likeså•polykondensater og polyaddisjons-produkter. Den midlere molekylvekt av de termoplastiske kunststoffer bestemt som antall mellomverdi over målinger av det osmo-tiske trykk ligger som regel over 500, fortrinnsvis mellom 30 000

og 200 000.

Særlig egner den oppfinnelsesmessige fremgangsmåte seg til temperering av termisk ømfintlige polymerisater eller polymerisatblandinger. Som sådanne kan f.eks. nevnes homo- og sam- og terpolymerisater av butadien, isopren, isobutylen og vinyleter med akrylestere, metakrylestere og alkylenaromatiske monomere, såsom styrol eller a-metylstyrol. Hertil hører også de polymerisater hhv. polymerisatblandinger som anfaller ved polymerisas.jon av akrylnitril eller metakrylnitril inneholdende monomerblandinger, f.eks. styrolakrylnitril- eller butadienakrylnitrilblandepolymerisater. De tofasede polymerisatblandinger skal også være med, hvis disper-se faser består av elastifiserende virkende, mest podede homo-, sam- eller terpolymerisater, f.eks. butadien, isopren, akrylestere og/eller vinyletere, mens den koherente fase består av homo-, sam-eller terpolymerisatenes olefinisk umettede monomere, såsom styrol, a-metylstyrol, akrylnitril, metakrylnitril, akryl- eller

metakrylsyreester, særlig av alkoholer med 1 til 8 C-atomer, maleinsyreanhydrid osv. De tofasede polymerisatblandinger er også kjent som SB-, ABS- hhv. ASA-polymerisater.

De termoplastiske kunststoffer fremstilles etter vanlig fremgangsmåte, f.eks. i substans, løsning eller vandig dispersjon og kan før sin videre- eller etterbehandling tempereres i samsvar med oppfinnelsen under skånende betingelser. Den høyviskøse løs-2 6

ning eller smelte har da vanligvis en viskositet på 10 til 10 og særlig på 10 3 til 10 5Poise. Disse data er basert på temperatur-og prosessbetingelser for den tilstrømmende løsning hhv. smelte.

Til temperering inndeles den høyviskøse løsning hhv. smelte av termoplastiske kunststoffer i tynne produktsjikt. Det er viktig at denne inndeling av produktet i de tynne sjikt finner sted under temperaturbetingelsene av den tilstrømmende løsning hhv. smelte. For å oppnå dette er det nødvendig at temperaturen til den høyviskøse løsning eller smelte i det første tempererings-trinn av varmeutvekslingssonen holdes praktisk talt på temperaturen for den tilstrømmende løsning eller smelte. Derved sikres at varmeovergangen under hele tempereringsprosessen forløper raskt og jevnt i de tynne'produktsjikt. Et "indre" fordelingsrom, som er vanlig ved kjente fremgangsmåter, hvor den høyviskøse løsning hhv. smelte i varmeutvekslingssonen først under de egentlige temperaturbetingelser inndeles i flere små produktstrømmer, er deri-mot vanskelig å beherske temperaturmessig, slik at det her kan oppstå forholdsvis store temperaturdifferanser og først og fremst at produktet ikke kan oppvarmes definert og jevnt.

De tynne produktsjikt av den høyviskøse løsning hhv. smelte gjennomstrømmer varmeutvekslingssonene i produktførende soner. Disse produktførende soner er f.eks. i form av flate kanaler innfelt i segmentaktig oppbyggede,byggekasseaktig sammensatte metallblokker som tjener som varmeoverførende medium. Tempereringen av metallblokkene kan skje ved hjelp av hvilke som helst primære varmebærere. Som sådanne kommer alle konvensjonelle varme- og kjølesystemer i betraktning, f.eks. damp- eller væskevarmekret-ser, elektriske hetestavelementer eller kjølevæsker. Varmeoverfø-ringen gjennom metallblokkene kan styres optimalt på grunn av den gode varmeledning gjennom blokkene.

For å oppnå en så skånende temperering som mulig av den høyviskøse løsning hhv. smelte skjer varmeoverføringen trinnvis i flere tempereringssoner, som er anordnet etter hverandre i pro-duktstrømretningen. Varmeutvekslingssonen er da i det minste delt i to, fordelaktig i tre eller flere, fortrinnsvis uavhengige tempereringssoner. Temperaturen av de metallblokker som tjener til varmeoverføring,innstilles med den primære varmebærer i de enkelte tempereringssoner, slik at temperaturdifferansen mellom det varmeoverførende medium og de tynne produktsjikt av den høy-viskøse løsning hhv. smelte på hvert sted av varmeutvekslingssonen er mindre enn 50°C og fortrinnsvis mindre enn 20°C. I den første tempereringssone skal temperaturen av metallblokkene praktisk talt svare til temperaturen av den tilstrømmende høyviskøse løsning eller smelte.

Det er da fordelaktig hvis de tynne produktsjikt for temperering har en sjikttykkelse i området fra 0,5 til 4 mm, fortrinnsvis mellom 0,5 og 3mm. Derved oppnås en rask og ensartet temperering over hele tverrsnittet hos produktstrømmen og dermed også en nøyaktig temperaturstyring ved små temperaturdifferanser, enn-skjønt de termoplastiske kunststoffer som regel jo er dårlige var-meledere. Gjennom den ensartede temperering over hele tverrsnittet av produktsjiktene oppnås dessuten en jevn strømming av den høyviskøse løsning hhv. smelte og en uønsket fordeling av oppholdstiden i de enkelte produktsjikt unngås.

Tverrsnittsbredden av de tynne produktsjikt som er den samme som tverrsnittsbredden av de produktførende soner i varmeutvekslingssonen, er likesom tverrsnittsformen variabel i stor utstrekning og kan derfor tilpasses de tilsvarende prosessoppgaver. Det er således mulig at tverrsnittet av de produktførende soner i varmeutvekslingssonen innsnevres i produktstrømretningen, utvides eller holdes konstant. Forandringene kan skje kontinuerlig eller sprangvis, og de kan strekke æg over hele eller bare en del av de produktførende soner. Tverrsnittsbredden av en produktførende sone kan også forandre seg flere ganger,den kan f.eks. først innsnevres og deretter utvides. Det som her er viktig er at sjikttykkelsen av de tynne produktsjikt i de produktførende soner i varmeutvekslingssonen alltid ligger under 4 mm.

Ved forandring av tverrsnittsbredden og dermed også tverrsnittsflaten av de produktførende soner kan strømningshastig-heten og dermed oppholdstiden av den høyviskøse løsning hhv. smelte påvirkes og f.eks. reguleres forskjellig i de ulike tempereringssoner. Videre kan derved trykket bestemmes i varmeutvekslerens produktførende soner. Ved temperering av høyviskøse løsninger eller smelter ligger trykket i de produktførende soner,, basert på den høyest opptredende temperatur i varmeutvekslingssonen, vanligvis over metningstrykket av de- flyktige løsnings- eller smeltebestanddeler, slik at fordampning av de flyktige bestanddeler og den dermed forbundne eventuelle oppskumming av den høyviskøse løsning eller smelte som skal tempereres forhindres.

Forøvrig ledes de tynne produktsjikt i varmeutvekslingssonen slik at en unødig termisk påkjenning av den høyviskøse løs-ning hhv. smelte unngås og produktet forlater varmeutvekslingssonen umiddelbart etter tempereringen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor ved hjelp av eksempler og under henvisning til tegningene som viser en mulig anordning til utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser skjematisk oppbygningen av en varmeutveksler ifølge oppfinnelsen i demontert tilstand,fig. 2a-2c viser tildels

i snitt grunnriss av kanalblokkene,fig. 3 illustrerer en annen anordning av kanalene, fig. 4 viser en annen utførelse av varmeveksleren ifølge oppfinnelsen, og fig. 5 viser i grunnriss tre utførel-ser av hule metallstenger for anordningen ifølge fig. 4.

Varmeutveksleranordningen er bygget opp av i det minste to, fortrinnsvis tre eller flere byggekasseaktig sammensatte, massive metallblokker og kan deles opp i to, fortrinnsvis tre eller flere segmenter. De massive metallblokker inneholder parallelt forløpende, fortrinnsvis vertikalt anordnede, slisseformede kanaler som tjener til føring av produktet, dvs. den høyviskøse løsning eller smelte. Vinkelrett på disse slisseformede kanaler forløper i de massive metallblokker likeså parallelt anordnede hulromaktige gjennomføringer til opptaking av den primære varmebærer. Disse gjennomføringer skal da være delt opp i minst to, fortrinnsvis tre lag, vinkelrett på retningen av de' slisseformede kanaler. Et ytterligere trekk er at anordningen kan deles opp i slike segmenter som tillater at de produktførende, slisseformede kanaler kan avdekkes eller skiftes ut, men hvor segmentene i sammenbygget tilstand er forbundet slik med hverandre at de leder varme som en eneste del.

Ved en slik oppbygging av de omtalte segmenter kan anordningen til enhver tid deles opp, dvs. demonteres, og de slisseformede kanaler kan renses eller skiftes ut før det hele monteres sammen på ny. Dette har særlig betydning ved temperering av termisk ømfintlige termoplaster som har lett for å oppløses eller destrueres under dannelse av koksaktige avleiringsprodukter. I samsvar med den oppgave kanalene har i prosessen,kan overflatene av kanalene være tilsvarende etterbehandlet og foredlet. Ved an-ordningsutførelser hvor segmentaktig oppbygging tillater at kanalene avdekkes under demonteringen, kan de slisseformede kanaler være foret med hulprofiler av motstandsdyktig materiale eller materiale som lett kan renses og kontakten med .foringen må være varmeledende. Innsetningen av utskiftbare :'.hulprof iler, f. eks. i form av engangshylser til utkledning eller utforing av de produkt-førende, slisseformede kanaler er særlig fordelaktig i de tilfelle hvor destruksjons- og avleiringsproduktene fra de termisk ømfintlige kunststoffer er vanskelig å få fjernet eller hvis de høyvis-køse løsninger eller smelter som skal tempereres, inneholder agres-sive stoffer.

De produktførende, slisseformede kanaler av varmeveks-leranordningen er utformet slik at deres tverrsnittsdybde, dvs. den- minste dimensjon i en retning av tverrsnittsflaten over hele. lengden av kanalene fortrinnsvis ligger i området fra 0,5 til 4mm, særlig mellom 0,5 og 3 mm. Tverrsnittsbredden og tverrsnittsformen av de slisseformede kanaler kan i høy grad være variable og utformet forskjellig og kan forandre seg kontinuerlig eller sprangvis i produktstrømningsretningen.

De massive metallblokker består av metall eller metall-legeringer med varmeledningsevne som fortrinnsvis er større enn 100 Kcal/mh°C, særlig aluminium eller aluminiumlegeringer. De hulromaktige gjennomføringer i metallblokkene for opptaking av den primære varmebærer kan være i form av boringer eller innstøpte eller innpressede rør hhv. rørslanger. Deres utforming er først og fremst avhengig av valget av den primære varmebærer.

Fig. 1 viser skjematisk oppbygningen av en varmeveksler i samsvar med oppfinnelsen i demontert tilstand og med massive metallblokker utformet mer eller mindre som plater. De plateformede metallblokker 1 er unntatt avslutningsblokken 2 på den ene side forsynt med flere åpne, flate, slisseformede kanaler 3. Kanalene 3 er anordnet innbyrdes parallelle i de plateformede metallblokker 1 og har på produkttilføringssiden fortrinnsvis en kort innføringsfordypning 4. Derved sikres jevn fordeling av tilstrøm-mende, høyviskøs løsning eller smelte av det termoplastiske kunststoff på alle de slisseformede kanaler 3. Innløpsfordypningen 4 skal da om mulig ikke jekke ned i det tempererte område av de plateformede metallblokker 1. Videre finnes det i de plateformede metallblokker 1,2 hulrumaktige gjennomløp 5 som forløper vinkelrett på de slisseformede kanalers 3 retning og tjener til opptaking av den primære varmebærer. Gjennomløpene 5 forløper fortrinnsvis parallelt med hverandre og delt opp i tre lag 5a,5b,5c som kan drives med forskjellig temperatur.

De enkelte plateformede metallblokker 1,2 er satt sammen som vist i sideriss på fig. 1 og i grunnriss på fig. 2a, dvs. på en byggekasseaktig måte, og holdes sammen ved hjelp av passende midler, såsom trekkankere, skruebolter e.l., slik at de åpne, slisseformede kanaler 3 i en metallblokk 1 sammen med den glatte bakside av den tilstøtende, plateformede metallblokk 1,2 danner lukkede, tette, slisseformede føringskanaler for produktet. Tet-ningsflåtene mellom de plateformede metallblokker 1,2 er da fortrinnsvis behandlet ved anbringelse av en mykere substans. På denne måte er det tilveiebragt en blokkaktig oppbygget varmeveksler som etter bruk lett kan demonteres i sine enkelte bestanddeler, dvs. de plateformede metallblokker . 1,2, slik at de produktførende, slisseformede kanaler 3 kan avdekkes og renses og eventuelt etter-behandles, såsom poleres eller passifiseres. I en på denne måte oppbygget varmeveksler er de massive, plateformede metallblokker 1,2 identiske med de forannevnte segmenter som varmeveksleren skal kunne deles opp i for avdekning av de produktførende, slisseformede kanaler.

Den på fig. 1 skjematisk viste varmeveksler av plateformede blokker er meget fleksibel og kan forandres på mange måter og utstyres forskjellig. Det er en særlig fordel ved denne anordning at små variasjoner tillater lett tilpasning til de spesielle prosessbetingeIser.

Det er selvfølgelig mulig at de midtre, plateformede metallblokker 1 på begge sider kan være forsynt med de nevnte åpne, slisseformede kanaler 3. I et sådant tilfelle kan også en-deblokken 2 på innersiden ha slisseformede kanaler 3. De plateformede metallblokker 1, som har kanaler på begge sider, kan så bygges sammen på en slik måte at slissedybdene adderes, f.eks.

som illustrert på fig. 2b. Denne utførelse kan være fordelaktig

når det kreves forholdsvis lange oppholdstider for produktene i varmeveksleren. Det er også mulig å plassere plater 6 med parallelle flater mellom metallblokkene som vist på fig. 2c mellom hvert par tilstøtende metallblokker 1. Disse plater 6 kan være av samme materiale som metallblokkene eller av et annet materiale eller kan tjene som særskilte tetningselementer mellom de enkelte segmenter. Dessuten kan det være fordelaktig hvis de innførte plater 6 er utført slik at de tillater en ytterligere produktbe-handling, f.eks. at de tjener som lydelementer eller strålegivere og/eller inneholder måleelementer, f.eks. transduktorer for trykk-eller temperaturmålinger i produktstrømmen.

Det kan dessuten tenkes ytterligere anordninger med de produktførende, slisseformede kanaler 3 uten at man derved over-skrider oppfinnelsens, ramme. En sådan anordning er f.eks. vist på fig. 3. I dette tilfelle er de slisseformede kanaler 3 i de plateformede metallblokker 1 forbundet slik med hverandre at hele varmeveksleren gjennomstrømmes av bare en produktstrøm. Ved en slik sammenkobling av de produktførende kanaler 3 kan hver enkelt plateformet metallblokk 1,2 tempereres adskilt. Ytterligere varia-sjonsmulighetér består i tverrsnittsformen og -bredden av de slisseformede kanaler 3 i metallblokkene 1,2. Således kan under tilpasning til kravene ved hver prosess de slisseformede kanaler 3 bibeholde sitt tverrsnitt etter innløpsfordypningen 4 eller kan forandre tverrsnittet, f.eks. ved engangs eller flergangs konti-nuerlige eller sprangvise utvidelser eller innsnevringer. Derved er det mulig å påvirke oppholdstiden av produktet og trykket i varmeveksleren. Særlig er det mulig å styre forskjellig forholdene i de enkelte tempereringssoner. De slisseformede kanaler 3 kan være utført med hjørner eller avrundet eller de kan være foret varmesluttende (med varmeledende kontakt) med tynnveggede hulprofiler som kan være åpne eller lukkede.

På fig. 4 er vist en annen mulig utførelse av varmeveksleren ifølge oppfinnelsen. I de enkelte blokkaktig utformede, massive metallblokker 7 finnes horisontalt forløpende, innbyrdes parallelt anordnede gjennomløp 5 for opptaking av den primære varmebærer. Gjennomløpene 5 i de enkelte metallblokker 7 kan være sam-let i adskilte lag slik at de enkelte metallblokker 7 kan tempereres forskjellig. Vinkelrett på gjennomløpene 5 er anordnet vertikalt forløpende gjennomgående boringer 8. Disse innbyrdes parallelt forløpende boringer 8 i de enkelte metallblokker 7 er alltid anordnet på samme måte slik at ved plassering av de massive metallblokker 7 over hverandre, når veksleren monteres, vil de vertikale boringer 8 i de enkelte metallblokker ligge nøyaktig over hverandre, slik at de vertikale boringer 8 strekker seg kontinuerlig gjennom hele lengden eller høyden av varmeveksleren. De massive metallblokker 7 holdes i sammenbygget stand ved hjelp av trekkankere, bolter e.l. Det kan være hensiktsmessig å plassere mellom de enkelte blokker 7 tynne mellomsjikt av varmeisolerende materiale, slik at de forskjellig tempererte metallblokker 7 er skjermet varmemessig bedre i forhold til hverandre.

I de sammensatte, massive metallblokkers 7 boringer 8

er det innsatt hulprofilerte metallstenger 9. Da disse stenger 9 tjener til føring av produktet av den høyviskøse løsning eller smelte som skal tempereres, er metallstengene 9 forsynt med tilsvarende formede hulprofiler 10 som som slisseformede kanaler gjennom-løper hele stangen. Hver hulprofilstang.9 kan inneholde en eller flere slisseformede kanaler 10 og kanalenes form kan varieres i stor utstrekning. Det må imidlertid passes på at slissedybden eller kanalhøyden fortrinnsvis ligger mellom 0,5 og 4 mm. Fig. 5 viser i grunnriss et antall mulige utforminger av metallstengenes 9 kanalprofiler. Hulprofilstengene 9 kan for rengjøring av de

produktførende, slisseformede kanaler lett presses ut av metallblokkenes 7 boringer 8 og erstattes med nye stenger. De ovenfor omtalte segmenter som varmeveksleren ifølge oppfinnelsen skal kunne deles opp i, er.i dette tilfelle på den ene side de hulprofilerte metallstenger 9 og på den annen side de massive metallblokker 7.

Da de hulprofilerte metallstenger 9 skiftes ut ved til-smussing og dermed representerer rene slitedeler, vil de som regel fremstilles av billigst mulig materiale,, f. eks. en aluminiumlegering. Fortrinnsvis benyttes myke, lett de formerbare materialer som lett kan presses inn i metallblokkenes 7 boringer 8 under dannelse- av varmeledende kontakt. De hulprofilerte stenger 9 kan være fremstilt ved hjelp av kjente prosesser, f.eks. ved ekstrude-ring eller strengpressing.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen og anordningen ifølge oppfinnelsen fremviser flere fordeler like overfor de konvensjonelle tempereringsfremgangsmåter og varmeveksleranordninger for høy-viskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer. Således er det mulig under skånende og definerte betingelser å

gjennomføre en rask og jevn temperering av høyviskøs løsning eller smelte av det termoplastiske kunststoff uten at dette utsettes for altfor sterke termiske påkjenninger og uten beskadigelse av produktet slik at de kan bringes i en tilstand som tillater den tilsiktede viderebehandling eller etterbehandling av produktene i i og for seg kjente apparater eller maskiner. Videre kan fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen som følge av sin fleksibilitet og variasjonsevne tilpasses optimalt til etter-eller viderebehandling av produkter etterkoblet i og for seg kjente apparater eller maskiner.

Som eksempel på dette nevnes den jevne temperering av kunststoffsmelter foran formeverktøy, såsom bredslissedyser til fremstilling av plater og folier eller for varmavkastanordninger til produktgranulering, videre temperering av termisk ømfintlige kunststoffer i løsning, som f.eks. inneholder polymere, vinylhalo-genider, akrylnitril og butadien. Her er det særlig fordelaktig å arbeide med meget små temperaturdifferanser, spesielt hvis produktet oppvarmes nær koketemperaturen og løsningen skal mates inn i en reaktor eller i en fordampningsekstruder. Under opphetning av tykkere produktsjikt i konvensjonelle varmevekslere, kan den fryktede "veggkoking"•(filmkoking?) opptre, da høye temperaturdifferanser må innstille seg med den følge at det opptrer beskadigel-ser av faststoffet, f.eks. krakking, forgulning eller fornetning.

Oppfinnelsen skal belyses nærmere ved hjelp av de etter-følgende eksempler:

Eksempel 1

Etter opparbeidelse av en polystyrolsmelte slik den anfaller ved substanspolymerisering av styrol, fåes hver time omtrent 2000 kg polystyrolsmelte med en temperatur fra 230 til 250°C og smeiten presses med en tannhjulspumpe gjennom en varmeveksler ifølge oppfinnelsen og tempereres derved til en temperatur på 300°C og ved denne temperatur tilføres en hetavkastinnretning som poly-styrolen forlater som salgsvare i form av linseaktige småklumper.

Det benyttes en varmeveksler som vist på fig. 1 beståen-de av 25 plateformede metallblokker av edestål. Varmeveksleren inneholder alt i alt 600 kanaler med dimensjoner 2,5 cm x 0,4 cm x 150 cm. De hulromaktige gjennomløp for primærvarmebæreren er inndelt i tre lag som sett i produktstrømretningen holdes ved tem-peraturer på hhv. 260°C, 290°C og 310 til 320°C. Temperaturen i den siste tempereringssone reguleres slik at smeltens utløpstempe- råtur holdes konstant på 300°C. Som primær varmebærer tjener en varmebærervæske som er vanlig handelsvare. Varmeveksleren er oventil og nedentil forsynt med en fordelingskonus for innløp hhv. utløp av produktet.

Da hetavkastinnretningen er følsom overfor temperatursvingninger i polystyrolsmelten, må tempereringen av smeiten på den ene side utføres meget definert og på den annen side meget skånende og raskt, da lengre oppholdstider forårsaker forgulning og destruksjon i polymerisatet. I dette eksempel fåes meget jevne polystyrolkorn med meget lys farge. Hvis man benytter en kon- . vensjonell rørvarmeveksler med lys rørdiameter på 10 mm, fåes som følge av temperatursvingninger en andel med feilaktige korn og dessuten for det meste svakt gulaktig polymerisat, dvs. uønsket varierende produktfarge.

Eksempel 2

I dette eksempel benyttes en varmeveksleranordning av den på fig. 4 viste type. Anordningen består her av fire massive metallblokker 7 av en aluminiumlegering. Sett i produktgjennom-strømningsretningen er den første blokk 10 cm høy og de tre ytterligere blokker hver 30 cm høye. Mellom metallblokkenes 7 finnes et varmeisolerende sjikt av asbestplate. Veksleren har 400 boringer 8 med 2,5 cm diameter, hvori det er innført 400 hulprofilerte metallstenger 9 med lengde 100 cm. Stengene er presset inn varmeledende i boringene. Den slisseformede hulprofilkanal 10.i hver metallstang 9 har dimensjon 0,2 cm x 2 cm. Som hulromaktige gjen-nomløp 5 for primærvarmebæreren er det i metallblokkene 7 innstøpt flere lag med heteelementer av stålrør. Hele varmeveksleren dri-. ves da i kryssende motstrøm og med fire temperatursoner. Sett i produktstrømretningen er temperaturene i disse soner hhv. 150°C, 170°C,190 og 210°C. Varmeveksleren er oventil og nedentil forsynt med en fordelingskonus for produktinnløp hhv. -utløp. Varmeveksleren benyttes til forvarming av en styrolakrylnitrilsam-polymerisatløsning som deretter tilføres en avgasningsekstruder for utskilling av de fordampbare bestanddeler.

Ut av polymeriseringssonen presses med en pumpe omtrent 600 kg pr. time av en 150°C varm omtrent 65% løsning av styrola-krylnitrilsampolymerisat i dettes monomere og inerte løsningsmid- . ler gjennom varmeveksleren ifølge oppfinnelsen. Løsningen forlater varmeveksleren ved en temperatur på 200°C, og trykket ligger over metningstrykket for de flyktige løsningsbestanddeler ved

• denne temperatur. Den foropphetede løsning ekspanderes gjennom

en dyse inn i en vanlig dobbeltskrueavgasningsekstruder med ak-seldiameter på ca. 11,5 cm og en separering av de fordampbare an-deler fra kunststoffsmeiten foregår i ekstruderen under vanlige betingelser. Det utvinnes ca. 400 kg polymerisat med svakt gulaktig farge pr. time. Polymerisatet inneholder bare ganske lite smuss og ingen koksaktige, sorte partikler med en diameter over 0,01 mm.

Hvis man istedenfor varmeveksleren ifølge oppfinnelsen ved denne fremgangsmåte benytter en konvensjonell rørbuntvarme-veksler med 16 mm lys rørdiameter som opphetes med damp ved 205°C, fåes et adskillig sterkere gulfarget polymerisat med høyere smuss-gehalt med betydelig andel av koksaktige, sorte partikler med tverrmål på 0,1 mm.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for definert og skånende temperering av høyviskøse løsninger eller smelter av termoplastiske kunststoffer, hvor den høyviskøse løsning eller smelte i tynne produktsjikt gjen-nomstrømmer en varmeutvekslingssone, karakterisert ved at oppdelingen av den høyviskøse løsning eller smelte i de tynne produktsjikt skjer under temperaturbetingelser av den til-strømmende løsning hhv. smelte og tempereringen av de tynne produktsjikt utføres trinnvis i produktstrø mretningen slik at temperaturdifferansen mellom varmeutvekslingssonens varmeoverførende medium og den høyviskø se lø sning hhv. smelte på hvert sted i varmeutvekslingssonen er mindre enn 50°C, hvor varmeoverføringen skjer gjennom segmentaktig oppbyggede, massive metallblokker, hvori de produktførende soner er innfelt tilgjengelige.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at på hvert sted av varmeutvekslingssonen er temperaturdifferansen mellom det varmeoverfø rende medium og den høyviskose løsning hhv. smelte under 20°C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at sjikttykkelsen av de tynne produktsjikt under tempereringen er fra 0,5 til 4 mm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at tverrsnitts.flåtene i de produktførende soner sett i produktstrømretningen er likedannede hhv. kontinuerlig el-» ler sprangaktig seg forandrende.

5. Fremgangsmåte ifølge et eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at trykket i de produktførende soner av varmeutvekslingssonen ligger over metningstrykket basert på den høyeste opptredende temperatur i varmeutvekslingssonen for de flyktige løsnings- eller smeltebestanddeler.

6. Varmeutvekslingsanordning til definert og skånende temperering av høyviskøse løsninger hhv. smelter med termoplastiske kunststoffer, karakterisert ved at den er bygget opp av i det minste to byggekasseaktig sammensatte, massive metallblokker og er delbar i det minste i to segmenter, hvor de massive metallblokker inneholder parallelt forlø pende, slisseformede kanaler og på dem vinkelrett forløpende, også parallelt anordnede, hulromaktige.gjennomløp og at de sistnevnte hulrbmaktige gjennom-løp er delt vinkelrett på retningen av de slisseformede kanaler i det minste i to lag og at denne anordning er delbar i slike segmenter at de slisseformede kanaler avdekkes og skiftes ut, mens segmentene i sammenbygget tilstand er varmesluttende forbundet med hverandre.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at tverrsnittsdybden av de slisseformede kanaler er mellom 0,5 og 4 mm.

8. Anordning ifølge krav 6 og 7, karakterisert ved at den er bygget opp av enkelte plateformede, massive metallblokksegmenter, hvor de plateformede metallblokksegmenter på en eller begge sider inneholder åpne, slisseformede kanaler, mens den plateformede avslutningsblokk ikke har noen kanaler eller bare åpne, slisseformede kanaler på innersiden, og hvor de plateformede . metallblokksegmenter er sammensatt slik at det er dannet tette, slisseformede kanaler.

9. Anordning ifølge krav 6 og 7, karakterisert ved at anordningen er sammensatt av i det minste to massive metallblokker som er anordnet vinkelrett på de hulromaktige gjennomløp med boringer, hvori det varmesluttende er innpresset hulprofilerte metallstenger, og hvor hulprofilene i metallstengene er utformet som slisseformede kanaler.