WO2001058984A1 - Verfahren zur herstellung von hochreinem polycarbonat und polycarbonat höchster reinheit - Google Patents

Verfahren zur herstellung von hochreinem polycarbonat und polycarbonat höchster reinheit Download PDF

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WO2001058984A1
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heat exchanger
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PCT/EP2001/000808
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Thomas Elsner
Jürgen HEUSER
Christian Kords
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/40—Post-polymerisation treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08G64/40—Post-polymerisation treatment
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08G64/40—Post-polymerisation treatment
    • C08G64/406—Purifying; Drying

Definitions

  • the invention relates to a low-particle polycarbonate and to a process for the production of high-purity polycarbonate and thus produced polycarbonate of the highest purity, as well as foam bodies made from this polycarbonate.
  • dihydroxydiarylalkanes in the form of their alkali metal salts are reacted with phosgene in the heterogeneous phase in the presence of inorganic bases such as sodium hydroxide solution and an organic solvent in which the product polycarbonate is readily soluble.
  • inorganic bases such as sodium hydroxide solution and an organic solvent in which the product polycarbonate is readily soluble.
  • the aqueous phase is distributed in the organic phase and after the reaction the organic, polycarbonate-containing phase is washed with an aqueous liquid, among other things electrolytes are to be removed, and the washing liquid is then separated off.
  • Polycarbonate foils with high purity are used for optical and magneto-optical purposes, in particular in laser-readable data storage media. Since the storage capacity of these media is to be continuously increased, the requirements for the purity of the polycarbonates used also increase.
  • the invention has for its object to provide a method for removing volatile components from a polymer solution in order to produce a high-purity, particularly low-particle polycarbonate, which is particularly suitable as starting materials for moldings for data storage.
  • the invention initially relates to a process for the production of polycarbonate by the phase interface process, in which the solution containing polycarbonate is washed with an aqueous washing liquid, the washing liquid is separated off and the solvent is evaporated off, and in which the mixture of organic polycarbonate obtained after the washing liquid has been separated off.
  • Separator is about 0.1 to 0.4 MPa, preferably ambient pressure (i.e. about 0.1 MPa),
  • the solution in a further stage, is in a tube bundle heat exchanger with a downstream separator at a temperature of 250 to 350 ° C from 60 to 75 wt .-% to at least 95 wt .-%, in particular 98 to
  • Heat exchanger tube through the tubes is 0.5 to 10 kg / h, preferably 3 to 7 kg / h, based on the polymer and the pressure in the separator
  • the solution containing the residues of solvent and / or other volatile components is in a further tube bundle heat exchanger with a downstream separator or in a strand evaporator at a temperature of 250 to 350 ° C.
  • Particularly preferred bisphenols belonging to the abovementioned connecting groups are 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol-A), tetraalkylbisphenol-A, 4,4- (meta-phenylenediisopropyl) diphenol (bisphenol M), l, l-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexanone and, if appropriate, their mixtures.
  • Particularly preferred copolycarbonates are those based on the monomers bisphenol-A and l, l-bis- (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane.
  • the bisphenol compounds to be used according to the invention are reacted with carbonic acid compounds, in particular phosgene.
  • the polyester carbonates according to the invention are obtained by reacting the bisphenols already mentioned, at least one aromatic dicarboxylic acid and optionally carbonic acid.
  • aromatic dicarboxylic acids are, for example, orthophthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 3,3'- or 4,4'-diphenyldicarboxylic acid and benzophenonedicarboxylic acids.
  • Tributylamine, triethylamine and N-ethylpiperidine are preferably used.
  • a monofunctional phenol such as phenol, cumylphenol, p-tert-butylphenol or 4- (l, l, 3,3-tetramethylbutyl) phenol, can be used as chain terminating agent and molecular weight regulator.
  • isatin biscresol can be used as branching agent.
  • the bisphenols are dissolved in an aqueous alkaline phase, preferably sodium hydroxide solution.
  • the chain terminators which may be required for the production of copolycarbonates are dissolved in amounts of 1.0 to 20.0 mol% per mole of bisphenol, in the aqueous alkaline phase or added to them in bulk in an inert organic phase. Then phosgene is introduced into the mixer containing the other reaction components and the polymerization is carried out.
  • Some, up to 80 mol%, preferably from 20 to 50 mol%, of the carbonate groups in the polycarbonates can be replaced by aromatic dicarboxylic acid ester groups.
  • Some, up to 80 mol%, preferably from 20 to 50 mol%, of the carbonate groups in the polycarbonates can be replaced by aromatic dicarboxylic acid ester groups.
  • thermoplastic polycarbonates have average molecular weights M w and a foreign particle index of less than 2.5 • 10 4 ⁇ m 2 / g.
  • the sodium content is preferably less than 30 ppb, measured by atomic absorption spectroscopy.
  • the aqueous phase is emulsified in the organic phase. This creates droplets of different sizes.
  • the organic phase containing the polycarbonate is usually washed several times with an aqueous liquid and, after each washing process, is removed from the aqueous one
  • the polymer solution is cloudy after washing and separating the washing liquid.
  • Aqueous liquid for separating the catalyst, a dilute mineral acid such as HC1 or H 3 PO 4 and for further purification deionized water are used as the washing liquid.
  • the concentration of HCl or H PO in the washing liquid can be, for example, 0.5 to 1.0% by weight.
  • known separation vessels, phase separators, centrifuges or coalescers or combinations of these devices can be used as phase separation devices for separating the washing liquid from the organic phase.
  • the solvent is evaporated off in the steps described.
  • Shaped bodies according to the invention made of the high-purity polycarbonate are, in particular, optical and magneto-optical data storage devices such as mini disks, compact disks or digital versatile disks, optical lenses and prisms, glazing for motor vehicles and headlights, glazing of other types such as for greenhouses, so-called double-wall sheets or hollow chamber sheets.
  • optical and magneto-optical data storage devices such as mini disks, compact disks or digital versatile disks, optical lenses and prisms, glazing for motor vehicles and headlights, glazing of other types such as for greenhouses, so-called double-wall sheets or hollow chamber sheets.
  • the preferred molecular weight range for the data carriers is 12,000 to 22,000, for lenses and glazing 22,000 to 32,000 and that of plates and hollow plates 28,000 to 40,000. All molecular weights are based on the weight average molecular weight.
  • the shaped bodies according to the invention may have a surface finish, for example a scratch-resistant coating.
  • the polycarbonates according to the invention are preferably used with a molecular weight of 12,000 to 40,000, since a material with a molecular weight in this area can be shaped very well in a thermoplastic manner.
  • the molded body can be manufactured by injection molding. To do this, the resin is on Temperatures of 300 to 400 ° C melted and the mold generally held at a temperature of 50 to 140 ° C.
  • the high-purity polycarbonate body according to the invention is known in suitable, known
  • a stamper which contains the information that will later be stored on the compact disk in the form of small dimples or depressions, is first introduced into one side of a cavity of the injection mold.
  • Polycarbonate granules from a granulate hopper are transferred to the plasticizing unit of the plastic injection molding machine. There, the granules are melted by the shearing action of the rotating screw and the heating devices on the outer circumference of the plasticizing cylinder. The melt reaches the screw antechamber along the rotating screw and through a non-return valve and drives it
  • the polycarbonate pane has a thickness of 0.5 to 3 mm, for example.
  • the center hole of the compact disk is punched, then the tool is opened and the disk is removed.
  • the perforated disk is passed through a metallization system.
  • the metals are evaporated or sputtered onto the polycarbonate molded body.
  • Suitable metals are, for example, aluminum, gold, silicon and the rare earths or a mixture of a transition metal such as iron or cobalt and a rare earth element such as
  • a pump preferably a screw pump, conveys the 5 to 20% polymer solution in two stages by a combination of a heat exchanger
  • a first separator 4 In the separator 4, the more volatile components are separated off and condensed in a condenser 5.
  • Another pump preferably a gear pump 6, conveys the solution through a second heat exchanger 7 followed by a second coil evaporator 8 with separation of the volatile components
  • Another gear pump 11 conveys the concentrated polymer solution (60 to 75% by weight polymer) through a tube bundle heat exchanger 12 into the bottom of the third separator 13. The more volatile components are condensed in the condenser 14.
  • Another gear pump 15 conveys the 95 to 99.9% by weight polymer solution through a pipe distributor 16, which produces a multiplicity of thin polymer strands with a diameter of 1 mm, into the fourth separator 17. The more volatile components are sucked off here.
  • the degassed polymer melt is fed to a granulating device 19 via a gear pump 18.
  • a 15% by weight polycarbonate solution was obtained from a polycarbonate production process using BPA as polymers with 42% by weight chlorobenzene and 43% by weight methylene chloride in four steps (corresponding to FIG. 1) by means of the process described above concentrated.
  • the polycarbonate solution was heated in the first two stages in heat exchangers 2 and 7 to 170 and 220 ° C.
  • the tubes of the heat exchangers 2, 7 had a diameter of 10 mm and were 4 m long and made of Alloy 59 (heat exchanger 2) or Incolloy 686 (heat exchanger 7).
  • the pressure in the associated separator 4 was 0.14 MPa and in the separator 22 was 0.35 MPa.
  • the one from the Separator 10 emerging polymer solution had a proportion of 65 wt .-% polycarbonate.
  • the polycarbonate solution was heated to 300 ° C. in the third stage in the tube bundle heat exchanger 4.
  • the tubes had a diameter of 10 mm and were
  • the throughput per tube was 5 kg / h.
  • the pressure in the associated separator 13 was 0.1 MPa.
  • the polymer solution emerging from the second separator 13 had a proportion of 98.5% by weight of polycarbonate.
  • the polycarbonate solution was introduced into the separator 17 via a pipe distributor 16 with 1 mm bores in order to produce a large number of polymer strands with a large mass transfer area.
  • the pipelines in contact with the product and the separator 17 were made of Alloy 59.
  • the pressure in the fourth separator 17 was 0.1 kPa.
  • the degassed polycarbonate emerging from the fourth separator 17 of the polymer melt had a volatile compound and residual solvent content (essentially chlorobenzene) of 50 ppm.
  • the polycarbonate melt was processed directly into granules in a granulating device 19.
  • the polycarbonate granules had a solution viscosity ⁇ re ⁇ of 1.29 (measured at 25 ° C in methylene chloride at a concentration of 5 g / 1).
  • the residual bisphenol-A (BPA) content in the granulated polycarbonate was approximately 5 ppm, measured by gas chromatography.
  • Example 2 The same procedure and device as in Example 1 were used. However, the pressure in the separator 13 was reduced to 5 kPa.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach dem Phasengrenzflächenverfahren, in dem die Polycarbonat enthaltende Lösung mit einer wässrigen Waschflüssigkeit gewaschen, die Waschflüssigkeit abgetrennt und das Lösungsmittel abgedampft wird und bei dem das nach dem Abtrennen der Waschflüssigkeit erhaltene Gemisch aus organischer Polycarbonat-Lösung und restlicher Waschflüssigkeit bis zum Erreichen einer klaren Lösung durch indirekten Wärmeaustausch erwärmt und zum Abtrennen von Feststoffen filtriert wird, um ein hochreines, besonders partikelarmes Polycarbonat zu erzeugen, das sich besonders gut als Ausgangsstoffe für Formkörper zur Datenspeicherung eignet. Dazu wird in einer ersten Stufe die Lösung mit einem Polymeranteil von 5 bis 20 Gew.-% bei einer Temperatur von 150 bis 250°C auf 60 bis 75 Gew.-% aufkonzentriert, in einer weiteren Stufe bei einer Temperatur von 250 bis 350°C von 60 bis 75 Gew.-% auf mindestens 95 Gew.-% aufkonzentriert und in einer weiteren Stufe werden die Reste von Lösungsmittel und/oder anderen flüchtigen Komponenten enthaltende Lösung auf einen Gehalt an Lösungsmittel und/oder anderen flüchtigen Komponenten von 5 bis 500 ppm aufkonzentriert und schließlich wird das entgaste Polymer anschließend isoliert und gegebenenfalls granuliert.

Description

Verfahren zur Herstellung von hochreinem Polycarbonat und Polycarbonat höchster Reinheit
Die Erfindung betrifft ein partikelarmes Polycarbonat sowie ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Polycarbonat und damit hergestelltes Polycarbonat höchster Reinheit sowie Foirnkörper aus diesem Polycarbonat.
Zur Herstellung von Polycarbonaten nach dem sogenannten Phasengrenzflächen- verfahren werden Dihydroxydiarylalkane in Form ihrer Alkalisalze mit Phosgen in heterogener Phase in Gegenwart von anorganischen Basen wie Natronlauge und einem organischen Lösungsmittel, in dem das Produkt Polycarbonat gut löslich ist, umgesetzt. Während der Reaktion ist die wässrige Phase in der organischen Phase verteilt und nach der Reaktion wird die organische, Polycarbonat enthaltende Phase mit einer wässrigen Flüssigkeit gewaschen, wobei unter anderem Elektrolyte entfernt werden sollen, und die Waschflüssigkeit anschließend abgetrennt.
Foπ körper aus Polycarbonaten mit hoher Reinheit werden für optische und magnetooptische Zwecke, insbesondere in laserlesbaren Datenspeichermedien, einge- setzt. Da die Speicherkapazität dieser Medien immer weiter erhöht werden soll, steigen auch die Anforderungen an die Reinheit der eingesetzten Polycarbonate.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entfernung von flüchtigen Komponenten aus einer Polymerlösung zur Verfügung zu stellen, um ein hochreines, besonders partikelarmes Polycarbonat zu erzeugen, das sich besonders gut als Ausgangsstoffe für Formkörper zur Datenspeicherung eignet.
Diese Aufgabe konnte mit der Ausarbeitung und Bereitstellung des nachstehend näher beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst werden. Gegenstand der Erfindung ist zunächst ein Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach dem Phasengrenzflächenverfahren, in dem die Polycarbonat enthaltende Lösung mit einer wässrigen Waschflüssigkeit gewaschen, die Waschflüssigkeit abgetrennt und das Lösungsmittel abgedampft wird und bei dem das nach dem Abtrennen der Waschflussigkeit erhaltene Gemisch aus organischer Polycarbonat-
Lösung und restlicher Waschflüssigkeit bis zum Erreichen einer klaren Lösung durch indirekten Wärmeaustausch erwärmt und zum Abtrennen von Feststoffen filtriert wird, bei dem
A) in einer ersten Stufe, in einem oder mehreren einzelnen Schritten wird die
Lösung mit einem Polymeranteil von 5 bis 20 Gew.-% in einer Kombination aus einem Rohrbündelwärmetauscher und einem Dünnschichtverdampfer oder einem Schlangenrohrverdampfer oder in einem Rohrbündelwärmetauscher jeweils mit nachgeschaltetem Abscheider bei einer Temperatur von 150 bis 250°C auf 60 bis 75 Gew.-% aufkonzentriert, wobei der Druck im
Abscheider etwa 0,1 bis 0,4 MPa beträgt, bevorzugt Umgebungsdruck (d.h. etwa 0,1 MPa),
B) in einer weiteren Stufe wird die Lösung in einem Rohrbündelwärmetauscher mit nachgeschaltetem Abscheider bei einer Temperatur von 250 bis 350°C von 60 bis 75 Gew.-% auf mindestens 95 Gew.-%, insbesondere auf 98 bis
99,9 Gew.-% aufkonzentriert, wobei der Rohrbündelwärmetauscher vertikale, beheizte gerade Rohre mit oder ohne eingebaute statische Mischer mit einem inneren Durchmesser von 5 bis 30 mm, vorzugsweise von 5 bis 15 mm, einer Länge von 0,5 bis 4 m, bevorzugt von 1 bis 2 m aufweist und der Durchsatz je
Wärmetauscherrohr durch die Rohre 0,5 bis 10 kg/h, bevorzugt 3 bis 7 kg/h beträgt, bezogen auf das Polymer und wobei der Druck im Abscheider
0,5 kPa bis 0,1 MPa, insbesondere 3 kPa bis 0,1 kPa, bevorzugt 3 kPa bis 10 kPa beträgt, C) in einer weiteren Stufe wird die Reste von Lösungsmittel und/oder anderen flüchtigen Komponenten enthaltende Lösung in einem weiteren Rohrbündelwärmetauscher mit nachgeschaltetem Abscheider oder in einem Strangverdampfer bei einer Temperatur von 250 bis 350°C auf einen Gehalt an Lösungsmittel und/oder anderen flüchtigen Komponenten von 5 bis 500 ppm aufkonzentriert, wobei der Rohrbündelwärmetauscher vertikale, beheizte gerade Rohre mit einem inneren Durchmesser von 5 bis 30 mm, vorzugsweise von 10 bis 20 mm, einer Länge von 0,2 bis 2 m, bevorzugt von 0,5 bis 1 m aufweist und der Durchsatz je Wärmetauscherrohr durch die Rohre 0,5 bis 10 kg/h, bevorzugt 3 bis 7 kg/h beträgt, bezogen auf das Polymer und wobei der Druck im Abscheider 0,05 kPa bis 0,1 MPa, bevorzugt 0,1 kPa bis 2 kPa beträgt, und
D) das entgaste Polymer wird anschließend isoliert und ggf. granuliert.
Erfindungsgemäß sollen unter dem Begriff "Polymer" Polycarbonate fallen und zwar sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate und deren Gemische. Die erfindungsgemäßen Polycarbonate können aromatische Polyestercarbonate sein oder Polycarbonate, die im Gemisch mit aromatischen Polyestercarbonaten vorliegen. Der Begriff Polycarbonat wird anschließend stellvertretend für die zuvor genannten Polymere verwendet.
Das erfindungsgemäße Polycarbonat wird nach dem sogenannten Phasengrenzflächenverfahren erhalten (H. Schnell "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymerreview, Vol.LXS. 22ff, Interscience Publishers, New York 1964), in dem die
Polycarbonat enthaltende Lösung anschließend mit einer Waschflüssigkeit gewaschen, die Waschflüssigkeit abgetrennt und das Lösungsmittel abgedampft wird. Erfindungsgemäß wird dieses Verfahren in den beschriebenen Stufen durchgeführt.
Erfindungsgemäß als Ausgangsverbindungen bevorzugt einzusetzende Verbindungen sind Bisphenole der allgemeinen Formel HO-Z-OH, worin Z ein divalenter orga- nischer Rest mit 6 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, der eine oder mehrere aromatische Gruppen enthält. Beispiele solcher Verbindungen sind Bisphenole, die zu der Gruppe der Dihydroxydiphenyle, Bis(hydroxyphenyl)alkane, Inganbisphenole, Bis(hydroxy- phenyl)ether, Bis(hydroxyphenyl)sulfone, Bis(hydroxyphenyl)ketone und a,a'- Bis(hydroxyphenyl)diisopropylbenzole gehören.
Besonders bevorzugte Bisphenole, die zu den vorgenannten Verbindungsgruppen gehören, sind 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan(Bisphenol-A), Tetraalkylbisphenol- A, 4,4-(meta-Phenylendiisopropyl)diphenol(Bisphenol M), l,l-Bis-(4-hydroxy- phenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexanon sowie ggf. deren Gemische. Besonders bevorzugte Copolycarbonate sind solche auf der Basis der Monomere Bisphenol-A und l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan. Die erfindungsgemäß einzusetzenden Bisphenolverbindungen werden mit Kohlensäureverbindungen, insbesondere Phosgen, umgesetzt.
Die erfindungsgemäßen Polyestercarbonate werden durch Umsetzung der bereits genannten Bisphenole, mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure und ggf. Kohlensäure erhalten. Geeignete aromatische Dicarbonsäure sind beispielsweise Orthophtalsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, 3,3'- oder 4,4'-Diphenyldicarbon- säure und Benzophenondicarbonsäuren.
In dem Verfahren verwendete inerte organische Lösungsmittel sind bevorzugt Dichlormethan oder Gemische aus Dichlormethan und Chlorbenzol.
Die Reaktion kann durch Katalysatoren, wie tertiäre Amine, N-Alkylpiperidine oder
Oniumsalze beschleunigt werden. Bevorzugt werden Tributylamin, Triethylamin und N-Ethylpiperidin verwendet. Als Kettenabbruchmittel und Molmassenregler können ein monofunktionelles Phenol, wie Phenol, Cumylphenol, p.-tert.-Butylphenol oder 4-(l,l,3,3-Tetramethylbutyl)phenol verwendet werden. Als Verzweiger kann bei- spielsweise Isatinbiscresol eingesetzt werden. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen hochreinen Polycarbonate werden die Bisphenole in wässriger alkalischer Phase, vorzugsweise Natronlauge, gelöst. Die gegebenenfalls zur Herstellung von Copolycarbonaten erforderlichen Kettenabbrecher werden in Mengen von 1,0 bis 20,0 Mol % je Mol Bisphenol, in der wässrigen alkalischen Phase gelöst oder zu dieser in einer inerten organischen Phase in Substanz zugegeben. Anschließend wird Phosgen in den die übrigen Reaktionsbestandteile enthaltenden Mischer eingeleitet und die Plymerisation durchgeführt.
Ein Teil, bis zu 80 Mol %, vorzugsweise von 20 bis 50 Mol % der Carbonat-Gruppen in den Polycarbonaten können durch aromatische Dicarbonsäureester-Gruppen ersetzt sein.
Ein Teil, bis zu 80 Mol %, vorzugsweise von 20 bis 50 Mol % der Carbonat-Gruppen in den Polycarbonaten können durch aromtaische Dicarbonsäureester-Gruppen ersetzt sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung haben die thermoplastischen Polycarbonate mittlere Molekulargewichte Mw und einem Fremdteilchenindex von weniger als 2,5 • 104 μm2/g. Bevorzugt ist der Natriumgehalt kleiner als 30 ppb, gemessen durch Atomsorptionspektroskopie.
Während der Reaktion wird die wässrige Phase in der organischen Phase emulgiert. Dabei entstehen Tröpfchen unterschiedlicher Größe. Nach der Reaktion wird die organische, das Polycarbonat enthaltende Phase, üblicherweise mehrmals mit einer wässrigen Flüssigkeit gewaschen und nach jedem Waschvorgang von der wässrigen
Phase soweit wie möglich getrennt. Die Polymerlösung ist nach der Wäsche und Abtrennung der Waschflüssigkeit trüb. Als Waschflüssigkeit werden wässrige Flüssigkeit zur Abtrennung des Katalysators, eine verdünnte Mineralsäure wie HC1 oder H3PO4 und zur weiteren Reinigung vollentsalztes Wasser eingesetzt. Die Konzentration von HCI oder H PO in der Waschflüssigkeit kann beispielsweise 0,5 bis 1,0 Gew.-% betragen. Als Phasentrennvorrichtungen zur Abtrennung der Waschflüssigkeit von der organischen Phase können grundsätzlich bekannte Trenngefäße, Phasenseparatoren, Zentrifugen oder Coalescer oder auch Kombinationen dieser Einrichtungen ver- wendet werden.
Zum Erhalt des hochreinen Polycarbonats wird das Lösungsmittel in den beschriebenen Stufen abgedampft.
Erfindungsgemäße Formkörper aus dem hochreinen Polycarbonat sind insbesondere optische und magnetooptische Datenspeicher wie Mini Disk, Compact Disk oder Digital Versatile Disk, optische Linsen und Prismen, Verscheibungen für Kraftfahrzeuge und Scheinwerfer, Verscheibungen anderer Art wie für Gewächshäuser, sogenannte Stegdoppelplatten oder Hohlkammeφlatten. Hergestellt werden diese Formkörper durch Spritzgussverfahren, Extrusionsverfahren und Extrusions-Blas- formverfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Polycarbonats mit dem geeigneten Molekulargewicht.
Der bevorzugte Molekulargewichtsbereich für die Datenträger beträgt 12.000 bis 22.000, für Linsen und Verscheibungen 22.000 bis 32.000 und derjenige von Platten und Hohlkammeφlatten 28.000 bis 40.000. Alle Molekulargewichtsangaben beziehen sich auf das Gewichtsmittel der Molmasse.
Die erfindungsgemäßen Formköφer weisen ggf. eine Oberflächenvergütung auf, bei- spielsweise eine Kratzfestbeschichtung.
Zur Herstellung von optischen Linsen und Folien oder Scheiben für magnetooptische Datenträger werden die erfindungsgemäßen Polycarbonate vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 12.000 bis 40.000 eingesetzt, da sich ein Material mit einer Molmasse in diesem Bereich sehr gut thermoplastisch formen lässt. Die Formköφer können durch Spritzgussverfahren hergestellt werden. Dazu wird das Harz auf Temperaturen von 300 bis 400°C geschmolzen und die Form im allgemeinen auf einer Temperatur von 50 bis 140°C gehalten.
Zur Herstellung beispielsweise eines plattenformigen Datenspeichermaterials wird der erfindungsgemäße hochreine Polycarbonatköφer in dafür geeigneten, bekannten
Kunststoffspritzgießmaschinen hergestellt.
Ein Stamper, der die Informationen, die später auf der Compact Disk gespeichert werden sollen, in Form von kleinen Grübchen oder Vertiefungen enthält, wird zunächst in eine Seite einer Kavität des Spritzgießwerkzeugs eingebracht. Poly- carbonat-Granulatkörner aus einem Granulattrichter werden in die Plastifiziereinheit der Kunststoffspritzgießmaschine überführt. Dort wird das Granulat durch die Scherwirkung der drehenden Schnecke und die Heizeinrichtungen am Außenumfang des Plastifizierzylinders geschmolzen. Die Schmelze gelangt entlang der drehenden Schnecke und durch eine Rückstromsperre in den Schneckenvorraum und treibt die
Schnecke durch die dabei entstehenden Reaktionskräfte zurück. Wenn sich die gewünschte Menge Plastifikat vor der Rückstromsperre befindet, wird die Schneckenrotation und damit die Materialbeförderung gestoppt. Anschließend wird die Schnecke axial nach vorne bewegt, die Rückstromsperre schließt sich und schiebt das Plastifikat in die Kavität des Werkzeugs, wo es unter abnehmendem Druck auskühlt. Die Polycarbonatscheibe besitzt beispielsweise eine Dicke von 0,5 bis 3 mm.
Nach dem Erstarren des eingespritzten Polycarbonats im Werkzeug wird das Zentrumsloch der Compact Disk gestanzt, anschließend das Werkzeug geöffnet und die Disk entnommen. Zum Aufbringen der Reflektionsschicht wird die gelochte Disk durch eine Metallisierungsanlage geführt. Die Metalle werden aufgedampft oder auf den Polycarbonatformköφer gesputtert. Geeignete Metalle sind beispielsweise Aluminium, Gold, Silicium und die Seltenen Erden oder ein Gemisch aus einem Übergangsmetall wie Eisen oder Cobalt und einem Seltenen Erden Element wie
Terbium, Gadolinium, Neodymium oder Disprosium. Nach dem Metallisieren gelangt die Disk zur Belackungseinheit, wo die Schutzschicht aufgebraucht wird. Die Schutzschicht wird aus einem durch Elektronenstrahlen oder UV-Strahlen härtbaren Harz, einem Silicon oder keramischen Material gebildet.
Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beispiel 1
Das Verfahren wird am Verfahrensschema nach Fig. 1 allgemein beispielhaft dargestellt. Eine Pumpe 1, bevorzugt eine Schraubenspindelpumpe, fördert die 5 bis 20 %ige Polymerlösung in zwei Stufen durch eine Kombination aus Wärmetauscher
2 und Schlangenrohrverdampfer 3 in den Sumpf eines ersten Abscheiders 4. Im Abscheider 4 werden die leichter flüchtigen Komponenten abgetrennt und in einem Kondensator 5 kondensiert. Eine weitere Pumpe, bevorzugt Zahnradpumpe 6 fördert die Lösung durch einen zweiten Wärmetauscher 7 gefolgt von einem zweiten Schlangenrohrverdampfer 8 unter Abscheidung der flüchtigen Komponenten im
Kondensator 9 in den Abscheider 10.
Eine weitere Zahnradpumpe 11 fördert die aufkonzentrierte Polymerlösung (60 bis 75 Gew.-% Polymer) durch einen Rohrbündelwärmetauscher 12 in den Sumpf des dritten Abscheiders 13. Die leichter flüchtigen Komponenten werden im Kondensator 14 kondensiert. Eine weitere Zahnradpumpe 15 fördert die 95 bis 99,9 Gew.-%ige Polymerlösung durch einen Rohrverteiler 16, der eine Vielzahl dünner Polymer-Stränge von 1 mm Durchmesser erzeugt, in den vierten Abscheider 17. Hier werden die leichterflüchtigen Komponenten abgesaugt. Die entgaste Polymerschmelze wird über eine Zahnradpumpe 18 einer Granuliereinrichtung 19 zugeführt.
Es wurde eine 15 Gew.-%ige Polycarbonatlösung erhalten aus einem Polycarbonat- herstellungsverfahren unter Verwendung von BPA als Polymeren mit 42 Gew.-% Chlorbenzol und 43 Gew.-% Methylenchlorid in vier Schritten (entsprechend Fig. 1) mittels der oben beschriebenen Verfahrensfiihrung aufkonzentriert. Die Polycarbonatlösung wurde in den ersten zwei Stufen in den Wärmetauschern 2 und 7 auf 170 bzw. 220°C erhitzt. Die Rohre der Wärmetauscher 2, 7 wiesen einen Durchmesser von 10 mm auf und waren 4 m lang sowie aus Alloy 59 (Wärmetauscher 2) bzw. Incolloy 686 (Wärmetauscher 7) gefertigt. Der Druck im zugehörigen Abscheider 4 lag bei 0,14 MPa und im Abscheider 22 bei 0,35 MPa. Die aus dem Abscheider 10 austretende Polymerlösung hatte einen Anteil von 65 Gew.-% Polycarbonat.
Die Polycarbonatlösung wurde in der dritten Stufe im Rohrbündelwärmetauscher 4 auf 300°C erhitzt. Die Rohre wiesen einen Durchmesser von 10 mm auf und waren
2 m lang sowie aus Alloy 59 gefertigt. Der Durchsatz je Rohr betrug 5 kg/h. Der Druck im zugehörigen Abscheider 13 lag bei 0,1 MPa. Die aus dem zweiten Abscheider 13 austretende Polymerlösung hatte einen Anteil von 98,5 Gew.-% Polycarbonat.
Die Polycarbonatlösung wurde in der vierten Stufe über einen Rohrverteiler 16 mit 1 mm-Bohrungen zur Erzeugung einer Vielzahl von Polymer-Strängen mit hoher Stoffaustauschfläche in den Abscheider 17 eingelassen. Die produktberührten Rohrleitungen und der Abscheider 17 waren aus Alloy 59 gefertigt. Der Druck im vierten Abscheider 17 betrug 0, 1 kPa.
Das aus dem vierten Abscheider 17 austretende entgaste Polycarbonat der Polymerschmelze wies einen Gehalt an flüchtigen Verbindungen und Restlösungsmittel (im wesentlichen Chlorbenzol) von 50 ppm auf.
Nach dem Austritt aus dem vierten Abscheider 17 wurde die Polycarbonatschmelze in einer Granuliereinrichtung 19 direkt zu Granulat verarbeitet. Das Polycarbonat- granulat hatte eine Löungsviskosität ηreι von 1,29 (gemessen bei 25°C in Methylenchlorid bei einer Konzentration von 5 g/1).
Der Restgehalt an Bisphenol-A (BPA) im granulierten Polycarbonat betrug ca. 5 ppm, gemessen über Gaschromatographie. Beispiel 2
Es wurde die gleiche Verfahrens folge und Vorrichtung wie in Beispiel 1 verwendet. Jedoch wurde der Druck im Abscheider 13 auf 5 kPa gesenkt.
Mit dieser Maßgabe wurde aus dem Gesamtverfahren im Polycarbonatgranulat mit einem Restgehalt an BPA von nur noch 2 ppm erhalten. Der Chlorbenzolgehalt betrug 50 ppm.
Beispiel 3
Mit der gleichen Verfahrensführung wie in Beispiel 2, jedoch einem Druck von 3 kPa im Abscheider 13 wurde ein Polycarbonat mit einem Restgehalt an BPA von 1 ppm erhalten. Der Chlorbenzolgehalt betrug 25 ppm.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Polycarbonat nach dem Phasengrenzflächen- verfahren, in dem die Polycarbonat enthaltende Lösung mit einer wässrigen Waschflüssigkeit gewaschen, die Waschflüssigkeit abgetrennt und das
Lösungsmittel abgedampft wird und bei dem das nach dem Abtrennen der Waschflüssigkeit erhaltene Gemisch aus organischer Polycarbonat-Lösung und restlicher Waschflüssigkeit bis zum Erreichen einer klaren Lösung durch indirekten Wärmeaustausch erwärmt und zum Abtrennen von Feststoffen filtriert wird, dadurch gekennzeichnet durch die folgenden Schritte
A) in einer ersten Stufe, in einem oder mehreren einzelnen Schritten wird die Lösung mit einem Polymeranteil von 5 bis 20 Gew.-% in einer Kombination aus einem Rohrbündelwärmetauscher und einem Dünn- schichtverdampfer oder einem Schlangenrohrverdampfer oder in einem Rohrbündelwärmetauscher jeweils mit nachgeschaltetem Abscheider bei einer Temperatur von 150 bis 250°C auf 60 bis 75 Gew.-% aufkonzentriert, wobei der Druck im Abscheider etwa 0,1 bis 0,4 MPa beträgt, bevorzugt Umgebungsdruck (d.h. etwa 0,1 MPa),
B) in einer weiteren Stufe wird die Lösung in einem Rohrbündelwärmetauscher mit nachgeschaltetem Abscheider bei einer Temperatur von 250 bis 350°C von 60 bis 75 Gew.-% auf mindestens 95 Gew.-%, insbesondere auf 98 bis 99,9 Gew.-% aufkonzentriert, wobei der Rohr- bündelwärmetauscher vertikale, beheizte gerade Rohre mit oder ohne eingebaute statische Mischer mit einem inneren Durchmesser von 5 bis 30 mm, vorzugsweise von 5 bis 15 mm, einer Länge von 0,5 bis 4 m, bevorzugt von 1 bis 2 m aufweist und der Durchsatz je Wärmetauscherrohr durch die Rohre 0,5 bis 10 kg/h, bevorzugt 3 bis 7 kg/h beträgt, bezogen auf das Polymer und wobei der Druck im Abscheider 0,5 kPa bis 0,1 MPa, insbesondere 3 kPa bis 0,1 kPa, bevorzugt 3 kPa bis 10 kPa beträgt,
C) in einer weiteren Stufe wird die Reste von Lösungsmittel und/oder anderen flüchtigen Komponenten enthaltende Lösung in einem weiteren Rohrbündelwärmetauscher mit nachgeschaltetem Abscheider oder in einem Strangverdampfer bei einer Temperatur von 250 bis 350°C auf einen Gehalt an Lösungsmittel und/oder anderen flüchtigen Komponenten von 5 bis 500 ppm aufkonzentriert, wobei der Rohr- bündelwärmetauscher vertikale, beheizte gerade Rohre mit einem inneren Durchmesser von 5 bis 30 mm, vorzugsweise von 10 bis 20 mm, einer Länge von 0,2 bis 2 m, bevorzugt von 0,5 bis 1 m aufweist und der Durchsatz je Wärmetauscherrohr durch die Rohre 0,5 bis 10 kg/h, bevorzugt 3 bis 7 kg/h beträgt, bezogen auf das Polymer und wobei der Druck im Abscheider 0,05 kPa bis 0,1 MPa, bevorzugt
0, 1 kPa bis 2 kPa beträgt, und
D) das entgaste Polymer wird anschließend isoliert und ggf. granuliert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel
Dichlormethan oder ein Gemisch aus Dichlormethan und Chlorbenzol ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Filtration so ausführt, dass nach der Filtration bei erhöhter Temperatur der Fremdteilchenindex in dem erhaltenen Polycarbonat kleiner als
2,5 • 104 μm2/g, insbesondere kleiner als 1,8 • 104 μm2/g ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Filtration bei erhöhter Temperatur der Natriumgehalt weniger als 50 ppb, ins- besondere < 30 ppb, beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene Polycarbonat zu einem Formköφer verarbeitet.
6. Polycarbonat, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Molmasse von 12.000 bis 40.000 und einen
Fremdteilchenindex von weniger als 2,5 • 104 μmVg
7. Polycarbonat, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Molmasse von 12.000 bis 40.000 und einen Natriumgehalt von weniger als 30 ppb.
8. Formköφer, enthaltend ein Polycarbonat nach Anspruch 6 oder 7.
9. Formköφer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formköφer Teil eines laserlesbaren optischen oder magnetooptischen Datenspeichermediums ist.
10. Formköφer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formköφer eine optische Linse oder eine Prisma ist.
11. Formköφer nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Oberflächenvergütung.
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