DE2302370C3

DE2302370C3 - Verfahren zur Herabsetzung des Anteils an Kleinstpartikeln in kleinteiligen Polyolefinen

Info

Publication number: DE2302370C3
Application number: DE19732302370
Authority: DE
Inventors: Oskar Dr. Büchner; Klaus 6700 Ludwigshafen Wendler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1973-01-18
Filing date: 1973-01-18
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE2302370A1; DE2302370B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herabsetzung des Anteils an Partikeln mit einem Durchmesser unter 200 μίτι in kleinteiligen, aus Partikeln mit einem Durchmesser unter 3,5 mm bestehenden Polyolefinen.

Bei einer Reihe technisch-wirtschaftlich interessanter Verfahren zur Herstellung von Polyolefinen fallen diese als Primärprodukte in kleinteiliger Form an, wobei in ein und demselben Primärprodukt die Polyolefinpartikeln in breiter Korngrößenverteilung vorliegen. Dies gilt insbesondere bei der Herstellung von Polyolefinen durch Suspensionspolymerisation, etwa nach dem Verfahren, das in der österreichischen Patentschrift 22 349 beschrieben ist oder nach vergleichbaren

anderen Verfahren.

Im allgemeinen läßt sich sagen, daß bei den in Rede stehenden Verfahren zur Herstellung von kleinteiligen Polyolefinen diese primär als Partikel mit einem Durchmesser unter 3,5 mm anfallen, worunter sich ein nicht unbeachtlicher Anteil von Partikeln befindet, deren Durchmesser unter 200 μσι liegt. Dieser sogenannte »Feinstkornanteil« ist unerwünscht, da er Nachteile mit sich bringt. Als solche sind z. B. zu nennen

ίο das leichte Stauben, die relativ schlechte Rieselfähigkeit (Schwierigkeiten beim Einzug in Schneckenpressen!) sowie das Einschließen von Luft, wodurch nicht nur die Schüttdichte der kleinteiligen Polyolefine gesenkt wird, sondern auch deren Weiterverarbeitung ungünstig beeinflußt wird, etwa durch das Einschleppen von Luftblasen in Extrudate.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, Verfahren zu entwickeln, die es möglich machen, den Anteil an Partikeln mit einem Durchmesser unter 200 μιη in kleinteiligen, aus Partikeln mit einem Durchmesser unter 3,5 mm bestehenden Polyolefinen herabzusetzen.

So sind thermisch-mechanische Verfahren bekanntgeworden, bei denen die kleinteiligen Polyolefine unter heftigem Bewegen über eine gewisse Zeitspanne auf Temperaturen gehalten werden, bei denen ein oberflächliches Anschmelzen der Polyolefin-Partikeln stattfindet und diese miteinander agglomerieren (z. B. französische Patentschrift 14 26 438). Solche Verfahren sind zwar im Prinzip einfach, führen aber in der Praxis nicht ohne weiteres zum erwünschten Ergebnis. Man hat sich daher bemüht, durch besondere technische Maßnahmen die auftretenden Schwierigkeiten zu überwinden. So hat man z. B. die Rührorgane für die Behandlungsgefäße speziell gestaltet, damit das unter Reibung erwärmte Gut rasch wieder abgekühlt werden kann (z. B. deutsche Auslegeschrift 14 54 743) oder man hat zur Erreichung des gleichen Ziels die Böden und Wandungen der Behandlungsgefäße in besonderer Weise ausgebildet (z. B. deutsche Auslegeschrift 10 54 073). Man hat des weiteren versucht, das Verfahrensergebnis zu verbessern, indem man mehrstufig arbeitet, etwa mit einer Agglomerationstrommel und einer nachgeschalteten Kühltrommel (z. B. deutsche Auslegeschrift 11 18 959). Ebenso hat man vorgeschlagen, die thermische Behandlung in einem Kneter (Innenmischer) durchzuführen, wobei durch Zugabe von bereits agglomeriertem Material der Durchsatz erhöht werden soll, während ein weiterer Zusatz in Form einer verdampfbaren Flüssigkeit dafür sorgen soll, daß die thermische Belastung des Materials möglichst gering bleibt (z.B. deutsche Offenlegungsschrift 19 20 728). Diese bekannten thermisch-mechanischen Verfahren, auch in ihren besonderen Ausgestaltungen, führen zu Verfahrensprodukten, die noch erheblich zu wünschen übrig lassen und/oder sind an sich sehr aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs definierten Art aufzuzeigen, das mit den vorerwähnten Nachteilen nicht oder in erheblich geringerem Ausmaß belastet ist.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man die kleinteiligen Polyolefine (A) unter bestimmten thermischen Bedingungen (B) mittels einer bestimmten Vorrichtung (C) einer bestimmten mechanischen Einwirkung aussetzt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Herabsetzung des Anteils an Partikeln mit einem Durchmesser unter 200 μιη in kleinteiligen, aus Partikeln mit einem Durchmesser

inter 3,5 mm bestehenden Polyolefinen. Das erfindungs- *emäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man

A) zunächst das zu behandelnde kleinteilige Polyolefin auf eine Temperatur bringt, die 15 bis 25⁰C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt, dann das kleinteilige Polyolefin in eine Agglomerisationsvorrichtung einführt, dort durch mechanische Reibung auf eine Temperatur bringt, die 2 bis 13, vorzugsweise 5 bis 10° C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt und 2 bis 10 Minuten bei dieser Temperatur beläßt (wobei einer relativ hohen Arbeitstemperatur eine relativ kurze Arbeitszeit zuzuordnen ist, et vice versa), daraufhin das kleinteilige Polyolefin aus der Agglomerisationsvorrichtung austrägt und bei einer Temperatur, die wenigstens 30° C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt, durch einen Mahl-Sieb-Vorgang von Partikeln mit einem Durchmesser über 3,5 mm befreit; mit der Maßgabe.

B) daß man als Agglomerationsvorrichtung eine Vorrichtung verwendet, die im wesentlichen besteht aus einem zylindrischen Gefäß 1 mit einem Durchmesser von 75 bis 125, vorzugsweise 90 bis 110 cm und einer Höhe von 125 bis 200 cm, einem Schlagarm 2, der unten in dem zylindrischen Gefäß angeordnet ist, durch einen Antriebszapfen 3 in Rotation versetzt werden kann und mit zwei Schlagleisten 4 versehen ist, die jeweils eine Querschnittsfläche von 100 bis 250 cm² haben, weiterhin aus 5 bis 12 Ambossen 5, die in das zylindrische Gefäß eingelassen und den Schlagleisten gegenüberin einer Entfernung von 0,3 bis 3 cm angeordnet sind; sowie mit der weiteren Maßgabe,

C) daß man die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebszapfens 3 so wählt, daß die Geschwindigkeit an der Peripherie der Schlagleisten 4 50 bis 100 m/sec beträgt.

Wie sich gezeigt hat, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut geeignet zur Behandlung von Polyäthylenen relativ hoher Dichte, d. h. einer Dichte von 0,935 bis 0,965 g/cm³.

Ein Schema, wie das Verfahren zweckmäßigerweise durchgeführt werden kann, gibt Fig. 2: In einem Vorheizer (I), z. B. einem beheizbaren Mischer einschlägig üblicher Art wird zunächst das zu behandelnde kleinteilige Polyolefin auf eine Temperatur gebracht, die bis 25⁰C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt. Das so vorgewärmte Material gelangt dann in die eigentliche Agglomerisationsvorrichtung (II). Diese Verrichtung (vgl. dazu Fig. 1) an sich ist bekannt und handelsüblich; ihr Verwendungszweck war bisher jedoch allein die Aufbereitung von Kunststoffabfällen im Sinne eines Zerreißens. Die Vorrichtung als solche ist also kein Gegenstand der vorliegenden Erfindung und braucht — da wohlbekannt — nicht näher erläutert zu werden. Das in der Agglomerationsvorrichtung (II) behandelte Gut wird aus dieser ausgetragen und durch eine Kühlzone (III) geführt, z. B. ein Kühlband einschlägig üblicher Art. wobei es auf eine Temperatur abgekühlt wird, die wenigstens 30°C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt. Die abgekühlte Masse, die im allgemeinen teils schaumartige und teils grob-pulverige Anteile enthält, die schon bei geringer mechanischer Belastung in Einzelpartikel zerfallen (z. B. in der Hand zerreibbar), wird dann durch einen Mahl-Sieb-Vorgang (IV) von Pariikeln mit einem Durchmesser über 3,5 mm befreit. Auch hierfür eignen sich handelsübliche Vorrichtungen, wobei insbesondere an die Mühle keine hohen Anforderungen gestellt werden brauchen, da die im Gut vorhandenen Grobteile leicht in Einzelpartikeln zerfallen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist des weiteren noch zu sagen, daß man es sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich betreiben kann, wobei die Prozeßführung im diskontinuierlichen Betrieb besonders leicht zu beherrschen ist.

Schließlich ist noch zu erwähnen, daß die Bestimmung der Temperatur, bei der der Schmelzbereich des jeweils betroffenen Polyolefins beginnt, zweckmäßigerweise unter einem Heiztischmikroskop mit polarisiertem Licht bestimmt werden kann (z. B. mittels MONOSKOP).

Beispiel

Es wird ausgegangen von einem kleinteiligen, aus Partikeln mit einem Durchmesser unter 3.5 mm bestehenden Polyäthylen, das 18% an Partikeln mit einem Durchmesser unter 200 μηι enthält. Die weiteren Kenndaten des Polyolefins sind: Meltindex nach ASTM.D 1238-65 T (bei 190°C und 21,6 kp) = 7,1 g/10

jo min; Dichte nach DIN 53 479 = 0,948 g/cm^J; Schmelzbereich (unter Heiztischmikroskop mit polarisiertem Licht) = 130 bis 132⁰C; Rieselfähigkeit (DDR-Prüfvorschrift TGL 160-221) = 9,2 g/sec.

Des weiteren wird so verfahren, daß man zunächst das zu behandelnde kleinteilige Polyolefin mittels einer heizbaren Mischtrommel auf eine Temperatur (110^JC) bringt, die 20°C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt, dann das kleinteilige Polyolefin in eine Agglomerisationsvorrichtung einführt, dort durch mechanische Reibung auf eine Temperatur (121°C) bringt, die 9°C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt und 5 Minuten bei dieser Temperatur beläßt. Daraufhin wird das so behandelte Gut aus der Agglomerisationsvorrichtung ausgetragen und — nach Passieren eines Kühlbandes — bei einer Temperatur (80°C), die 50°C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt, durch einen Mahl-Sieb-Vorgang (Brechmühle, Schüttelsieb) von

so Partikeln mit einem Durchmesser über 3,5 mm befreit.

Im Rahmen dieser Maßnahmen wird erfindungsgemäß als Agglomerationsvorrichtung eine Vorrichtung (vgl. Fig. 1) verwendet, die im wesentlichen besteht aus einem zylindrischen Gefäß 1 mit einem Durchmesser von etwa 100 cm und einer Höhe von etwa 150 cm, einem Schlagarm 2, der unten in dem zylindrischen Gefäß angeordnet ist, durch einen Antriebszapfen 3 in Rotation versetzt werden kann und mit zwei Schlagleisten 4 versehen ist, die jeweils eine Querschnittsfläche von 180 cm² haben, weiterhin aus 8 Ambossen 5, die in das zylindrische Gefäß eingelassen und den Schlagleisten gegenüber in einer Entfernung von 1 cm angeordnet sind.
Während des Betreibens der Agglomerisationsvorrichtung wird die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebszapfens 3 so gewählt, daß die Geschwindigkeit an der Peripherie der Schlagleisten 4 etwa 75 m/sec beträgt.

Als Verfahrensergebnis resultiert ein feinteiliges Polyäthylen mit einer relativ engen Korngrößenverteilung, einem Anteil an Partikeln mit einem Durchmesser unter 200 μιη von 3% und einer Rieselfähigkeit von 11,1 g/sec.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herabsetzung des Anteils an Partikeln mit einem Durchmesser unter 200 μπι in kleinteiligen, aus Partikeln mit einem Durchmesser unter 3,5 mm bestehenden Polyolefinen, dadurch gekennzeichnet, daß man

A) zunächst das zu behandelnde kleinteilige Polyolefin auf eine Temperatur bringt, die 15 bis 25° C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt, dann das kleinteilige Polyolefin in eine Agglomerisationsvorrichtung einführt, dort durch mechanische Reibung auf eine Temperatur bringt, die 2 bis 13°C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt und 2 bis 10 Minuten bei dieser Temperatur beläßt (wobei einer relativ hohen Arbeitstemperatur eine relativ kurze Arbeitszeit zuzuordnen ist, et vice versa), daraufhin das kleinteilige Polyolefin aus der Agglomerisationsvorrichtung austrägt und bei einer Temperatur, die wenigstens 30°C unter der Temperatur liegt, bei der der Schmelzbereich des Polyolefins beginnt, durch einen Mahl-Sieb-Vorgang von Partikeln mit einem Durchmesser über 3,5 mm befreit; mit der Maßgabe,

B) daß man als Agglomerisationsvorrichtung eine Vorrichtung verwendet, die im wesentlichen besteht aus einem zylindrischen Gefäß (1) mit einem Durchmesser von 75 bis 125 cm und einer Höhe von 125 bis 200 cm, einem Schlagarm (2), der unten in dem zylindrischen Gefäß angeordnet ist, durch einen Antriebszapfen (3) in Rotation versetzt werden Kann und mit zwei Schlagleisten (4) versehen ist, die jeweils eine Querschnittsfläche von 100 bis 250 cm² haben, weiterhin aus 5 bis 12 Ambossen (5), die in das zylindrische Gefäß eingelassen und den Schlagleisten gegenüber in einer Entfernung von 0,3 bis 3 cm angeordnet sind; sowie mit der weiteren Maßgabe,

C) daß man die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebszapfens (3) so wählt, daß die Geschwindigkeit an der Peripherie der Schlagleisten (4) 50 bis 100 m/sec beträgt.