DE2520591A1

DE2520591A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen behandlung von waessrigen kunststoffdispersionen auf basis polyvinylchlorid mit gasen

Info

Publication number: DE2520591A1
Application number: DE19752520591
Authority: DE
Inventors: Franz Dr Boetsch; Christoph Dipl Ing Heinze; Horst Wolff
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-05-09
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1976-11-18
Also published as: AT352392B; GB1553854A; DE2520591B2; CA1097836A; PL107124B1; NL7604734A; AR216902A1; FR2310359B1; SE7605228L; IE42595L; DD124992A5; LU74907A1; NL163527C; DK204476A; SU657752A3; IT1060290B; BE841662A; CS200188B2; ATA335976A; FR2310359A1

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von wäßrigen Kunststoffdispersionen auf Basis Polyvinylchlorid mit Gasen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem die schnell bewegte Oberfläche einer wäßrigen Kunststoffdispersion auf Basis Polyvinylchlorid in mehreren Kammern hintereinander mit einer jeweils in sich abgeschlossenen intensiv durchmischten Gasatmosphäre in Berührung gebracht wird und der Gastransport von Kammer zu Kammer nur in einer Richtung, der Dispersionstranspor^ in der entgegengesetzten Richtung erfolgt. Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem liegenden zylindrischen Behälter, der durch zur Zylinderachse senkrechte Trennwände in Kammern eingeteilt ist, Eintrag- und Austragöffnung für Dispersion bzw. Gas und in jeder Kammer mindestens einen Rührer enthält.

Kunststoffdispersionen, wie sie bei der Homo-, Co- oder Pfropfpolymerisation von Vinylchlorid (VC) in wäßriger Emulsion oder Suspension oder durch nachträgliche Dispergierung des fertigen Polymerisates entstehen, enthalten häufig leichtflüchtige Bestandteile, insbesondere nicht umgesetzte Monomere, deren Entfernung aus verschiedenen Gründen wünschenswert ist.

Diese leichtflüchtigen Bestandteile können die V/eiterverarbeitbarkeit der Dispersionen oder der daraus gewonnenen festen Kunststoffpulver, sowie die Eigenschaften der bei der Weiterverarbeitung erzeugten Produkte ungünstig beeinflussen.

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ORlGlNAL INSPECTED

Beispielsweise können Blasenbildung, unerwünschter Geruch, ver- schlechterte mechanische Eigenschaften und verminderte Thermostabilität auftreten· Besonders wichtig ist die möglichst weitgehende Entfernung der leichtflüchtigen Bestandteile, wenn diese physiologisch bedenklich oder direkt gesundheitsgefährdend sind, wobei in solchen Fällen das Verfahren zur Entfernung dieser Stoffe' unter Vermeidung schädlicher Emissionen in die Umgebung erfolgen muß.

Zu den physiologisch bedenklichen leichtflüchtigen Bestandteilen zählen häufig die nicht umgesetzten Monomere, insbesondere Vinylchlorid (VC), dessen Gehalt im Polymeren aufgrund neuerer Diskussionen über eventuelle Behördenauflagen möglichst 10 ppm nicht überschreiten sollte.

Für die Entfernung flüchtiger Bestandteile aus Kunststoffdispersionen durch Behandlung mit Gasen, insbesondere Wasserdampf, sind verschiedene Verfahren bekannt.

So ist bekannt, vermittels Durchleiten von Wasserdampf oder Inertgasen die Polymerisatdispersion von Monomeren zu befreien. Hierzu werden erhebliche Dampf- bzw. Gasmengen verwendet, die vor allem bei Polymerisatdispersionen, die zum Schäumen neigen, zu Schwierigkeiten führen. Die Zugabe von Entschäumern verteuert das Verfahren, ist nicht immer wirksam und kann die Dispersionseigenschaften ungünstig beeinflussen. Zur Vermeidung der Schwierigkeiten ist ferner bekannt, den beim Durchleiten des Wasserdampfs oder der Inertgase gebildeten Schaum bei DampfStrömungsgeschwindigkeiten von über 100 ro/see durch rasche Druckabsenkung zu zerstören, den Dampf vom gebrochenen Dispersionstechaum zu trennen und letzteren in die siedende Dispersion zurückzuführen. Das Verfahren arbeitet diskontinuierlich und hat hohen Dampf verbrauch.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren wild, die Dispersion mit Wasserdampf bzw. heißen Inertgasen in einem Rohr vermischt und das gebildete Dreiphasengemisch kurz danach wieder in die Dis-

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persion und die Gasphase getrennt. Es ist ferner "bekannt, in mit hoher Geschwindigkeit strömendem Wasserdampf Polymerisat-Dispersionen zu zerstäuben, das Gemisch zwischen beheizten Platten hindurch einer Entspannungszone zuzuleiten, wo in einem Zyklon die Dispersion von der Gasphase getrennt wird. Ähnlich arbeitet ein anderes bekanntes Verfahren, bei dem die wäßrige Dispersion neben Abstreifgas in ein im wesentlichen verengungsloses Kontaktierrohr injiziert wird und in diesem eine hohe Geschwindigkeit aufweisende dampfförmige Mischung der Dispersion und des Abstreifgases bildet, die anschließend durch eine Düse in ein verengungsloses ÜTaehkontaktierrohr und weiter in eine Separatorkammer unter Unterdruck ausgetragen wird. Die drei letztgenannten Verfahren arbeiten zwar kontinuierlich, benötigen aber ebenfalls hohe Dampfmengen. Trotz der hohen Strömungsgeschwindigkeit sind sie empfindlich gegen überhitzung der Dispersion, Koagula tionserscheinungen und Anbacken des Polymerisates an den Apparatewänden. Außerdem werden Monomere, die im Polymerisatkarn eingeschlossen sind und eine gewisse Diffusionszeit benötigen, nur sehr unvollkommen entfernt.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird die Dispersion in einer Kolonne gegen einen Wasserdampfstrom geleitet. Auch hier kann bei hohen Durchsätzen bei Dispersionen mit niedriger Oberflächenspannung Schäumen auftreten. Außerdem können Ablagerungen fester Stoffe leicht zu Verstopfungen führen.

Ferner ist bekannt, die Dispersion in eine Dampfatmosphäre so einzusprühen, daß die versprühten Teilchen vermittels der Schwerkraft durch den Dampf fallen. Hierzu wird ein großer, relativ teurer Behälter benötigt.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird die Kunststoffdispersion in einem Berieselungsabsorber im Gleich- oder Gegenßtrom bei 40 bis 100 ⁰G mit einem Inertgasstrom behandelt. Zur weitgehenden Entfernung flüchtiger Stoffe bis auf wenige ppm

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(bezogen auf Dispersion) sind hier nur relativ geringe Durchsätze möglich oder große Apparaturen erforderlich. Die Rohre des Absorbers können sich, insbesondere bei Dispersionen, die zum Absetzen des dispergierten Materials neigen, leicht durch zunehmende Belagsbildung verengen bzw. verstopfen, so daß Kapazität und Wärmeübergang absinken. Die Rückgewinnung der flüchtigen Anteile aus dem Inertgas macht bei hohen erforderlichen Gasmengen Schwierigkeiten und ist aufwendig. Andererseits ist bei physiologisch bedenklichen flüchtigen Stoffen ein Ablassen des damit belasteten Inertgases in die Atmosphäre aus Gründen des Umweltschutzes abzulehnen.

Schließlich ist noch eine Vorrichtung zur Austreibung von Lösungsmittelresten aus Polymerisatdispersionen durch Wasserdampfdestillation bekannt, bestehend aus einem liegenden mit senkrechten Wehren versehenen Behälter. Die Dispersion wird an einem Behälterende zugeführt und gelangt durch Überfliessen der Wehre in die hintereinanderliegenden Behälterteile. Jeder Behälterteil enthält einen Mehrstufen-Impuls-Gegenstromrührer und am Boden einen Dampfeintritt. Der Dampf durchströmt die Dispersion und wird zusammen mit ausgetriebenem Lösungsmittel aus einem gemeinsamen Gasraum im Oberteil des Behälters abgezogen. Die Dispersion wird nach Passieren aller Wehre aus dem Behälter abgeführt.

Diese Vorrichtung ist zum Austreiben flüchtiger Bestandteile aus Kunststoff-Dispersionen, die zum Absetzen der dispergierten Partikel neigen, weniger geeignet, da diese am Boden einen Belag bilden können, der durch ständigen Kontakt mit eingeblasenem Dampf verkrustet und die Einblasöffnung verstopfen kann. Ferner treten beim Durchblasen des Dampfes bei zum Schäumen neigenden Dispersionen Schwierigkeiten durch Schaumbildung auf. Um die flüchtigen Bestandteile möglichst weitgehend zu entfernen, sind längere Yerweilzeiten und relativ hoher Dampfverbrauch erforderlich. Die Wiedergewinnung solcher Bestandteile, die nicht in die Atmosphäre abgegeben werden dürfen, ist durch die hohe Trägergasmenge erschwert. Bei thermisch empfindlichen Dispersionen können

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die längeren Verweilzeiten bereits zu Schädigungen führen. Durch die Wehre ist der Flüssigkeitsstand fixiert und damit "bei konstanter Durchflußmenge die Verweilzeit. Der Mehretufen-Impuls-· Gegenstromrührer ist zur Erzeugung einer laminaren Strömung geeignet und für niedrige Umfangsgeschwindigkeiten entwickelt. Im turbulenten Bereich bringt er keine hohen Umwälzleistungen.

Es wurde nun ein Verfahren gefunden, das die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist. Es handelt sich um ein Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung von wäßrigen Kunststoffdispersionen, deren Polyraeranteil mindestens 50 Gew.-^ polymerisiertes VC enthält, mit Gasen in mehreren Kammern hintereinander, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gasräume der Kammern gegeneinander abgeschlossen sind und intensiv durchmischt werden, ein Gastransport von Kammer zu Kammer nur in einer Richtung und der Dispersionstransport von Kammer zu Kammer in der entgegengesetzten Richtung erfolgt, wobei die Dispersion in den Kammern durch geeignete Mittel an der Oberfläche in Richtung der Phasengrenzfläche zwischen Dispersion und Gas schnell bewegt wird.

Das Verfahren beruht auf der Peststellung, daß die kontinuierliche Entfernung flüchtiger Bestandteile aus Kunststoffdispersionen, insbesondere auf Basis Polyvinylchlorid, in überraschendem Maße schneller und vollständiger gelingt, wenn man letztere hintereinander in abgeschlossenen Kammern mit Gas behandelt und dafür sorgt, daß innerhalb einer Kammer in der Zeiteinheit eine möglichst große Dispersionsoberfläche mit dem Gas in Berührung kommt, wobei das Gas zur Vermeidung von Konzentrstionsunterschieden intensiv durchmischt wird.

Die schnelle Bewegung der Dispersionsoberfläche in Richtung der Phasengrenzfläche bewirkt den Kontakt einer großen Dispersionsfläche mit dem Gasraum unddsmit schneller Gleichgewichtseinstellung zwischen der Konzentration der flüchtigen Bestandteile in der Flüssigkeit zu der im Gasraura bei relativ kleinem Bauvolumen der Apparatur. Eine Bewegungskomponente der Dispersionsoberfläche senkrecht".zur Phasengrenzfläche, wie sie beispielsweise

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beim Durchblasen von Dampf oder anderen Gasen durch die Dispersion auftritt, sollte möglichst vermieden werden, da sie Anlaß zu Schaumbildung ist, die die Gleichgewichtseinstellung beeinträchtigt, und zu Störungen im Verfahrensablauf führt. Die Dispersionsoberfläche sollte möglichst glatt, jedoch schnell bewegt fliessen.

Die Geschwindigkeit der Dispersion an der Oberfläche in Richtung der Phasengrenzfläche soll mindestens 0,1, vorzugsweise 0,3 bis 10 m/s, betragen. Bei Geschwindigkeiten unter 0,1 m/sec ist der gewünschte Austreibungseffekt für die flüchtigen Bestandteile (nachfolgend "Entgasungseffekt" genannt) nur noch mit unwirtschaftlich großem Bauvolumen der Apparatur zu erreichen. Bei Geschwindigkeiten über 10 m/sec wird die Oberflächenglätte kritisch, es kann zu Schaumbildung und Koagulationserscheinungen kommen. Besonders gute Ergebnisse werden bei 0,5 bis 2 m/sec Geschwindigkeit erzielt.

Die Oberflächenbewegung der Dispersion wird vorteilhaft durch Rührer erzeugt, die in Richtung der Rührerachse eine intensive Strömung bewirken. Hierfür sind beispielsweise die weiter unten aufgeführten Rührorgane geeignet.

Die Rührachsen können sowohl senkrecht, wie auch in einem spitzen Winkel zur Dispersionsoberfläche in den Kammern angebracht sein. Das Rührorgan soll stets vollständig von der Dispersion bedeckt sein. Torteilhaft wird es jeweils in der unteren Hälfte der Kammer angeordnet. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn es sich im untersten Fünftel der Kammer befindet, um da,s Einziehen von Gasblasen aus dem Gasraum zu verhindern.

Vorteilhaft ist das Rührorgan so ausgebildet und angebracht, daß die Oberflächenbewegung der Dispersion in der Kammer weitgehend radial, bezogen auf einen in der Oberfläche liegenden Punkt, verläuft. Dieser Punkt kann mit dem Schnittpunkt der senkrechten Kammer-Mittelachse mit der Dispersionsoberfläche zusammenfallen, er kann aber auch gegebenenfalls von diesem Schnittpunkt einen

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Abstand haben, der Ms zur Hälfte des lichten Abstaides zwischen den Wänden der Kammer in Höhe der Dispersionsoberfläche beträgt.

Vorteilhaft werden die Kammern in einer Ebene unmittelbar nebeneinanderliegend angeordnet, wobei am Kammerboden in der jeweiligen Trennwand, die zwei Kammern voneinander ;abteilt, eine Öffnung bleibt, durch die der Dispersionstransport von Kammer zu Kammer erfolgt. Durch Rührer der Dispersion in den Kammern einerseits, sowie durch die ständige Strömung am Boden von Kammer zu Kammer wird das Absetzen der Feststoffe vermieden.

Diese Trennwandöffnung am Kammerboden sollte höchstens 1/5 der gesamten Trennwandfläche betragen, um einen Rückfluß von Dispersion aus in Stromrichtung nachfolgenden Kammern in davorliegende zu vermeiden. Ein solchen Rückfluß verschlechtert den Entgasungseffekt.

Die Trennung der Gasräurae der einzelnen Kammern voneinander ist von besonderer Bedeutung für den Entgasungseffekt. Das Gas kann getrennt in jeder der Kammern eingeführt und aus dieser wieder abgezogen werden. Um die zur Behandlung erforderliche Gasmenge gering zu halten, ist es vorteilhaft, das Gas zur Dispersion im Gegenstrom zu führen, wobei gewährleistet sein muß, daß der Gastransport von Kammer zu Kammer nur in einer Richtung erfolgt. Dies kann bewirkt werden, indem man beispielsweise die Überströmleitungen von Kammer zu Kammer mit Rückschlagventilen ausstattet oder in dem man den Querschnitt dieser Überströmleitungen so auf die Strömungsgeschwindigkeit des Gases abstimmt, daß eine Gasrückströmung weitgehend ausgeschlossen wird.

Bei unmittelbar nebeneinanderliegenden Kammern kann hierzu eine öffnung, zweckmäßig mit regelbarem Querschnitt, im oberen Teil der Wand, die zwei Kammern voneinander trennt, vorgesehen werden.

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Die intensive Durchmischung des Gasraumes in den einzelnen Kammern kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß das Gas mit hoher Strömungsgeschwindigkeit von einer Kammer in die andere fließt und in dieser, beispielsweise durch tangentiale Einführung in eine Kammer mit rundem Querschnitt, einen Wirbelstrom erzeugt. Das Gas kann auch durch Einleiten in nicht allzu großem Abstand zur Dispersionsoberfläche in einem steilen Winkel zu dieser bei entsprechender Strömungsgeschwindigkeit, beie spielsweise größer als 2 m/sec, eine befriedigende Durchmischung des Gasraumes bewirken. Vorteilhaft wird mit nur relativ geringen Druckunterschieden von Kammer zu Kammer gearbeitet, und die Durch= mischung der Gasphase mit mechanischen Mitteln, beispielsweise den weiter unten aufgeführten vorgenommen, wobei diese mechanischen Mittel zweckmäßig von den Achsen mit angetrieben werden, die zum Antrieb der in die Dispersion eintauchenden Rührorgane benützt werden.

Eine besonders gute Ausnützung des Gases erhält man, wenn man dieses in die in Strömungsrichtung der Dispersion letzte Kammer einträgt und aus der in Strömungsrichtung der Dispersion ersten Kammer austrägt. Die Gaseintragsöffnung befindet sich zweckmäßig oberhalb der Dispersionsoberfläche.

Die Behandlung sollte in mindestens zwei Kammern erfolgen. Vorteilhaft verwendet man 3 bis 21 Kammern. Der Entgasungseffekt steigt mit der Anzahl der Kammern, aber auch der apparative Aufwand nimmt zu. Ein gewisser Ausgleich für diesen Aufwand ist dadurch gegeben, daß mit wachsender Entgasungsgeechwindigkeit bei zunehmender Kammerzahl die zur Erzielung einer bestimmten gewünschten geringen Endkonzentration an flüchtigen Bestandteilen (z.B. > 10 ppm Rest-VC) notwendige Verweilzeit kleiner wird, wodurch der Entgasungsapparat kleiner gebaut werden kann. Das Optimum wird, je nach Anfangs- und gewünschter Endkonzentration der flüchtigen Bestandteile, den gewählten Entgasungsbedingungen und der von Polymerart, -korngröße und -kornporosität abhängigen Entgasbarkeit der Kunststoffdispersion bei 5 bis etwa 11 Kammern liegen.

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Sofern die Dispersion nicht schon im Herstellungsgang ausreichend warm anfällt, sollte sie gegebenenfalls vor der Behandlung mit dem Gas beispielsweise in einem Wärmeaustauscher er-.värmt werden. Auch während der Behandlung kann vorteilhaft zum Ausgleich von Wärmeverlusten oder zur Einstellung eines Temperaturprogrammes der Dispersion Wärme zugeführt werden. Es kann zum Beispiel von Vorteil sein, die Dispersion zunächst bei etwas niedriger Temperatur zu behandeln, um ein zu schnelles Verdampfen der anfänglich noch in relativ hoher Konzentration vorliegenden flüchtigen Bestandteile, das zum Aufschäumen der Dispersion führen kann, zu verhindern.

Zur Wärmezufuhr können die einzelnen Kammern zweckmäßig am Boden, weitere Gaseinströmöffnungen enthalten, um Wasserdampf zur Direktbeheizung durch Kondensation in der Dispersion einzutragen. Ein Durchdringen des von unten eingeblasenen Dampfes an die Dispersionsoberfläche sollte jedoch vermieden werden, um unerwünschte Schaumbildung zu verhindern.

Eine Beheizung der Dispersion in den Kammern kann jedoch auch über die Kammerwände erfolgen. Kamraereinbauten können ebenfalls hierzu dienen, sofern diese nicht die Oberflächenbewegung der Dispersion stören oder gar hindern.

Eine Behandlung von wäßrigen Kunststoffdispersionen auf Basis von Polyvinylchlorid zur Entfernung restlicher Monoiaerer, insbesondere VG zwird zweckmäßig bei 60 bis 130 ⁰C, vorteilhaft bsi 75 bis 110 ⁰C, insbesondere bei 80 bis 100 ⁰C vorgenommen.

Es kann zweckmäßig sein, die Kammern druckfest auszurüsten, um beispielsweise bei Behandlung der wäßrigen Dispersion über 100 ⁰C ein starkes Sieden und damit die unerwünschte Bewegung der Dispersionsoberfläche senkrecht zur Phasengrenzfläche zu vermeiden.

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Zur Behandlung der wäßrigen Kunststoffdispersion eignen sich alle Gase, die mit der Dispersion nicht reagieren, oder sich unter den Behandlungsbedingungen in unerwünschtem Maß in der Dispersion lösen. Unter "Gase" sind hierbei alle unter Behandlungsbedingungen gasförmigen Stoffe gemeint, beispielsweise Luft, Stickstoff, Kohlendioxid.

Besonders vorteilhaft wird Wasserdampf, der gegebenenfalls überhitzt sein kann, zur Behandlung verwendet. Durch Kondensation des Dampfes können die flüchtigen Stoffe meist leicht isoliert und, insbesondere wenn es sich um nicht-umgesetzte Monomere, beispielsweise Vinylchlorid, handelt, gegebenenfalls nach Reinigung für die Dispersionsherstellung wieder verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Entfernung flüchtiger Stoffe aus Flüssigkeiten und flüssigen Dispersionen. Vorteilhaft wird es für Kunststoff dispersionen eingesetzt, bei denen die dispergierten Teilchen eine größere Dichte besitzen, als das Dispergiermittel, beispielsweise wäßrige Dispersionen, deren dispergierte Teilchen eine Dichte größer als 1 g/ml haben.

Besonders vorteilhaft wird das Verfahren eingesetzt zur Behandlung von Kunststoff dispersionen, bei denen die Polymerteilchen mindestens 50 Gew.-^ polymerisiertes Vinylchlorid enthalten. Sehr gute Ergebnisse werden erhalten mit Dispersionen, die mindestens 75 Gew.-^, insbesondere mindestens &5 Gew.-°/o (beide Angaben bezogen auf trockenes Polymeres) polymerisiertes VC enthalten.

Die erfindungsgemäß zu behandelnde Vinylchlorid-Homo-, -Pfropfoder -Copolymerisat-Dispersion kann nach kontinuierlichem oder Chargen-Polymerisationsverfahren, mit oder ohne Verwendung eines Saat-Vopolymerisats hergestellt werden. Es kann dabei in wäßriger Emulsion oder Suspension in Gegenwart von 0,001 bis 3 Gew.-$, vorzugsweise 0,01 bis 0,3 Gew.-^, bezogen auf Monomere,/raaikaibildenden Katalysatoren, wie z.B. Diaryl-, Diacylperoxide, wie Diacetal-, Acetylbenzoyl-, Dilauroyl-, Dibenzoyl-, Bis-2,4-di-

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chlorbenzoyl-, Bis-2-Methyl-benzoyl-peroxid; Dialky!peroxide wie Di-tert.-butylperoxid, Perester, wie tert.- Butylpercarbonat; tert.-Butylperacetat, tert.-Butylperoctoat, tert.-Butylperpivalat; Dialkylperoxiddicarbonate wie Diisopropyl-,*Diäthylhexyl-, Dicyclohexyl-, Diäthyleyclohexylperoxiddicarbonate; gemischte Anhydride von organischen SuIfopersäuren und organischen Säuren, wie Acetylcyclohexylsulfonylperoxid; als Polymerisationskatalysatoren bekannte Azoverbindungen, wie Azoisobuttersäurenitril, außerdem Persulfate, wie Kalium-, Natrium- oder Ammoniumpersulfat, Wasserstoffperoxid, tert.-Buty!hydroperoxid oder andere wasserlösliche Peroxide, sowie Mischungen verschiedener Katalysatoren polymerisiert werden, wobei peroxidische Katalysatoren auch in Gegenwart von 0,01 bis 1 Gew.-^, bezogen auf Monomere, einer oder mehrerer reduzierender Substanzen,d ie zum Aufbau eines Redox-Katalysatorsystems geeignet sind, wie z.B. Sulfite, Bisulfite, Dithionite, Thiosulfate, Aldehyd-Sulfoxylate, z.B. Formaldehydsulfoxylat, eingesetzt werden können. Gegebenenfalls kann die Polymerisation in Gegenwart , von 0,05 bis 10 ppm, bezogen auf Metall pro Monomere, von löslichen Metallsalzen, beispielsweise des Kupfers, Silbers, Eisens, oder Chroms, durchgeführt werden.

Ferner kann die Polymerisation in Gegenwart von 0,01 bis 1 Gew.-^ vorzugsweise 0,05 bis 0,3 Gew.-^, bezogen auf Monomere, von einem oder mehreren der üblichen Schutzkolloide, wie beispielsweise Poly vinylalkohol, der gegebenenfalls noch bis zu 4O Mol.-$> Acetylgruppen enthält, Cellulosederivate, wie wasserlösliche Methyl-

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cellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, sowie Gelatine, ferner Mischpolymerisate von Maleinsäure bzw. deren Halbestern, Styrolen, Polyvinylpyrrolidon und Copolymerisate aus Vinylacetat und Vinylpyrrolidon stattfinden.

Außerdem kann die Polymerisation in Gegenwart von 0,01 bis 5 bezogen auf Monomere, von einem oder mehreren Emulgatoren durchgeführt werden, wobei die Emulgatoren auch in Mischung mit den obengenannten Schutzkolloiden eingesetzt werden können. Als Emulgatoren können anionische, amphotere, kationische sowie nichtionogene verwendet werden. Als anionische Emulgatoren sind ge-

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eignet beispielsweise Alkali-, Erdalkali-, Ammoniumsalze von Fettsäuren, wie laurin-, Palmitin-, oder Stearinsäure, von sauren Fettalkoholschwefelsäureestern, von Paraffinsulfosäuren, von Alkylarylsulfosäuren, wie Dodeeylbenzol- oder Dibutylnaphthalinsulfosäure, von SuIfobernsteinsäuredialkylestern, sowie die Alkali- und Ammoniumsalze von epoxygruppenhaltigen Fettsäuren, wie Epoxystearinsäure, von Umsetzungsprodukten von Persäuren, z.B. Peressigsäure mit ungesättigten Fettsäuren wie Öl- oder Linolsäure oder ungesättigten Oxyfettsäuren, wie Rhizinolsäure. Als amphotere bzw. kationenaktive Emulgatoren sind beispielsweise geeignet: Alkylbetaine, wie Dodecylbetain, sowie Alkylpyridiniumsalze, wie Laurylpyridiniumhydrochlorid, ferner Alkylammoniumsalze, wie Oxäthyldodecylammoniuirjchlorid. Als nichtionogene Emulgatoren sind beispielsweise geeignet: Teilfettsäureester mehrwertiger Alkohole, wie Glycerinmonostearat, Sorbitmonolaurat, -oleat, oder -palmitat, Polyoxyäthylenäther von Fettalkoholen oder aromatischen Hydroxyverbindungen; Polyoxyäthylenester von Fettsäuren sowie Polypropylenoxid-Polyäthylenoxid-Kondensationsprodukte.

Neben Katalysatoren, gegebenenfalls Schutzkolloiden und/oder Emulgatoren kann die Polymerisation in Gegenwart von Puffersubstanzen, beispielsweise Alkaliacetate, Borax; Alkaliphosphate, Alkalicarbonate, Ammoniak oder Ammoniumsalzen von Carbonsäuren sowie von Molekülgrößenreglern, wie beispielsweise aliphatisch^ Aldehyde mit 2 Ms 4 Kohlenstoffatomen, Chlor- oder Bromkohlenwasserstoffe, wie z.B. Di- und Trichlorätbylen, Chlorofrom, Bromoform, Methylenchlorid, sowie Mercaptanen durchgeführt werden.

Zur Copolymerisation mit Vinylchlorid sind beispielsweise eines oder mehrere folgender Monomerer geeignet: Olefine, wie Äthylen oder Propylen, Vinylester von geradkettigen oder verzweigten Carbonsäuren mit 2 bis 20, vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Vinylacetat? -propionat, -butyrat, -2-äthylhexoat, Vinylisotridecansäureester; Vinylhalogenide, wie Vinylfluorid, Vinylidenfluorid, Vinylidenchlorid, Vinyläther, Vinylpyridin,

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ungesättigte Säuren, wie Malein-, Fuirai—, Asryi-, liethacrylsäure und deren Mono- oder Diester mit Mono- oder Dialkoholen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen; Maleinsäureanhydrid, Maleinsäureimid, sowie dessen N-Substitutionsprodukte mit aromatischen, cycloaliphatischen, sowie gegebenenfalls verzweigten, aliphatischen Substituenten; Acrylnitril, Styrol.

Zur Pfropfpolymerisation können beispielsweise elatomere Polymerisate verwendet werden, die durch Polymerisation von einem oder mehreren folgender Monomerer erhalten wurden: Diene, wie Butadien, Cyclopentadien; Olefine, wie Äthylen, Propylen; Styrol, ungesättigte Säuren, wie Acryl- oder Methacrylsäure, sowie deren Ester mit Mono- oder Dialkoholen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Acrylnitril, Vinylverbindungen, wie Vinylester von geradkettigen oder verzweigten Carbonsäuren mit 2 bis 20, vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, Vinylhalogenide, wie Vinylchlorid, Vinylidenchlorid.

Geeignete Verfahren und Polymerisationfähilfsstoffe zur Herstellung von erfindungsgemäß einzusetzenden Vinylchlorid-Polymerisaten sind zum Beispiel beschrieben in dem Buch "Polyvinylchlorid und Vinylchlorid-Mischpolymerisate" von H. Kainer, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York, I965, Seiten 12 bis 59.

Nach der Polymerisation können den als wäßrige Dispersion anfallenden Polymerisaten weitere Stoffe zur Stabilisierung bzw. zur Verbesserung ihrer Weiterverarbeitungseigenschaften zugesetzt werden. In Sonderfällen können auch die üblichen Antischaummittel zugegeben werden, wenngleich dies bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise normalerweise nicht erforderlich ist.

Mit dem erfindungsgeinäßen Verfahren können wäßrige Kunststoffdispersionen ohne thermische Schädigung in relativ kurzer Zeit bei vergleichsweise geringem Einsatz an Gas zur Behandlung auf Rest-VC-Gehalte von 10 ppm (bezogen auf trockenes Polymeres) und darunter entgast werden. Das Verfahren arbeitet kontinuierlich und ist wenig störanfällig. Schwierigkeiten durch Beläge oder Verkurstungen an den Behälterwänden treten praktisch nicht auf. Bei Einsatz von leicht kondensierbaren Gasen, insbesondere Wasserdampf, macht die Wiedergewinnung und erneute Verwendung der ausgetriebenen Restmonomeren keine Schwierigkeit und erfordert nur geringen Aufwand.

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Durch die Entfernung und Wiedergewinnung physiologisch bedenklicher Stoffe unmittelbar im Anschluß an die Polymerisation werden schädliche Emissionen in die Umluft bereits in einem sehr frühen Stadium der Polymerherstellung vermieden. Die behandelte Dispersion kann nach üblichen Yerfahren beispielsweise durch direkte Anwendung für Beschichtungen oder durch Sprühtrocknung, Kontakttrocknung, sowie durch Abtrennen der Hauptmenge der wäßrigen Phase, beispielsweise mit Dekanter, Zentrifuge oder Filter, und anschließender Stromtrocknung weiterverarbeitet werden. Besondere Sicherheitsvorschriften, die Um- oder Anbauten erfordern, sind hierfür nicht erforderlich.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von wäßrigen Kunststoffdispersionen, deren Polymeranteil mindestens 50 Gew.-^ polymerisiertes Vinylchlorid enthält, mit Gasen, bestehend aus einem gegebenenfalls heizbaren beidseitig geschlossenem, liegenden zylindrischen Behälter, der innen durch mindestens eine zur Zylinderachse senkrecht stehende Wand in mindestens zwei Kammern geteilt ist, wobei gegebenenfalls jede dieser Kammern einen in die Dispersion eintauchenden Rührer enthält, wobei ferner an jeder Zylinderdeckfläche oder in deren unmittelbarer Nähe eine Öffnung zum Zu- bzw. Abführen von Flüssigkeit und über dem Zylindermantel verteilt Öffnungen zum Zu- bzw. Abführen von Gasen vorgesehen sind, -dadurch gekennzeichnet, daß

a) die zur Zylinderachse senkrechten"Trennwände mindestens 4/5 des gesamten Zylinderquerschnitts im oberen Teil verschliessen, jedoch im Behälter nur soweit nach unten reichen, daß maximal 1/5 der Gesamtquerschnittsfläche im untersten Behälterteil unverschlossen bleibt,

b) Mittel vorgesehen sind, die eine Bewegung der Dispersionsoberfläche in den Kammern in Richtung der Phasengrenzfläche zwischen Dispersion und Gas mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,1 m/sec bewirken,

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c) Mittel vorgesehen sind, die eine gute Durchmischung des Gasraums in den einzelnnn Kammern bewirken.

Der zylindrische Behälter wird im allgemeinen mit waagerecht liegender Achse angeordnet, er kann jedoch auch mit gegen die Waagerechte geneigter Achse verwendet werden.

Durch die Öffnungen in dem unteren Teil der Trennwände wird eine durchgehende Verbindung der Kammern untereinander geschaffen. Die Öffnungen können nur 1/10 der Gesamtquerschnittsflache des zylindrischen Behälters oder weniger ausmachen und sie können auch größenverstellbar ausgeführt sein. Es sollte aber jeweils ein möglichst absatzfreier Durchgang im untersten Teil des Behälters verbleiben, durch welchen etwaige Ablagerungen aus der Dispersion vom Flüssigkeitsstrom mitgeführt und zum Austrag transportiert werden, der zweckmäßig im untersten Teil der letzten Kammer vorgesehen wird. Zur Reinigung des Behälters werden zweckdienlich Mannlöcher im oberen Teil und Entleerungsöffnungen am Boden der Kammern vorgesehen.

Die Zuführung der Dispersion am anderen Ende des Behälters erfolgt zweckmäßig an einer Stelle, die während des Betriebs mit Dispersion ganz bedeckt ist.

Am Behälter ist mindestens eine Flüssigkeitsstandhöhenmessung vorgesehen, mit welcher die Füllhöhe uirLdamit die mittlere Yerweilzeit der Dispersion im Behälter reguliert werden kann.

Der Behälter enthält mindestens an einem Ende eine Gaseintragsund am anderen Ende eine Gasaustragsöffnung im oberen Teil.

Er enthält ferner vorteilhaft Mittel, die einen Gastransport von Kammer zu Kammer nur in einer Richtung ermöglichen, beispielsweise Öffnungen im oberen Teil der senkrechten Trennwände mit Rückschlagklappen und/oder mit Einrichtungen zum Regeln des Öffnungsquerschnittes. Durch die Querschnittsregelung kann die

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Strömungsgeschwindigkeit des Gases von einer Kammer zur nächsten so eingestellt werden, daß ein Rückstrom unterbunden wird.

Der Behälter kann ferner über den Behältermantel verteilt weitere Gas-Ein- oder -Austragsöffnungen enthalten, die sowohl im Behälteroberteil angeordnet sein können, um dem Gasraum in den Kammern Gas zu- oder abzuführen, als auch im Behälterunterteil angebracht sein können, um beispielsweise die Dispersion in den Kammern durch Einkondensieren von Wasserdampf zu heizen.

Zweckmäßig ist der Behälter gegen Wärmeabstrahlung isoliert. Er kann auch Mittel zum Temperieren der Behälterwand und der inneren Trennwände enthalten, beispielsweise einen von einem Temperiermedium durchflossenen Doppelmantel, Rohr- oder Halbrohrschlangen oder elektrische Heizelemente.

Vorteilhaft werden in den zylindrischen Behälter 2 bis 20, insbesondere 4 bis 10, senkrechte Wände eingebaut.

Als Mittel zum schnellen Bewegen der Dispersionsoberfläche werden vorzugsweise Rührorgane, die in Flüssigkeiten eine geeignete Strömungscharakteristik erzeugen, eingesetzt. Solche geeigneten Rührorgane sind beispielsweise Impellerrührer, Turbinenrührer, Schrägblatturbinen, Blattrührer.

Besonders günstig sind Rührer, die eine starke Strömung in Richtung der Rührerachse erzeugen, beispielsweise Propellerrührer, die nahe am Behälterboden angebracht sind und nach unten fördern. Auf diese Weise wird ein Einziehen von Gasblasen aus dem Gasraum verhindert bei gleichzeitig hoher Umwälzleistung.

Die Rührorgane werden so angeordnet, daß zwischen der Unterkante des Rührorgans und dem Behälterboden ein Abstand von maximal 40 io des Behälterinnendurchmessers liegt. Vorteilhaft sollte dieser Abstand 5 bis 20 $ des Behälterinnendurchmessers betragen.

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Der Mittelpunkt des Rührorgans kann auf der senkrechten Mittelachse der jeweiligen Kammer liegen. Das Rührorgan kann jedoch auch so angeordnet sein, daß sein Mittelpunkt in einem Abstand von 5 bis 40 $, vorzugsweise 10 bis 20 ^c/o, des Behälterinnendurchmessers von der senkrechten Mittelachse der Kammer entfernt liegt.

Als Mittel zur guten Durchmischung des Gasraumes in den einzelnen Kammern können beispielsweise verwendet werden Dampfeinleitungsrohre von Kammer zu Kammer, die in rechtem Winkel zur Flüssigkeitsoberflache münden und so dimensioniert sind, daß der Dampf mit mindestens 2 m/s austritt, oder Axiallüfter, die auf der Rührerwelle angebracht sind, mit der gleichen Drehzahl wie der Rührer laufen, nach unten auf die Flüssigkeitsoberfläche fördern und mindestens die gleiche, vorzugsweise die 2- bis 4-fache Umfangsgeschwindigkeit des in die Dispersion eintauchenden Rührorgans haben.

Zur Temperaturregulierung der Dispersion im Störungsfall in den Kammern ist es zweckmäßig, die untere Gaseimtragsöffnung so auszubilden, daß durch sie auch wahlweise im Bedarfsfall Kaltwasser in die Dispersion eingetragen werden kann, wenn man es nicht vorzieht, getrennte Flüssigkeitszuleitungen zu den Kammern vorzusehen, die auch dazu dienen können, im Inneren des Behälters Sprüheinrichtungen zur Reinigung und Verhinderung von Anbackungen an die Behälterwand im Gasraum der Kammern zu betreiben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird zweckmäßig unter Zwischenschaltung eines Puffer- und Vorwärmgefässes, in dem schon eine grobe Vorentgasung erfolgen kann, mit dem Polymerisationsautoklaven verbunden. Die aus der Vorrichtung ausgetragene Dispersion kann in üblichen Apparaten umweltfreundlich weiterverarbeitet werden.

Die liegende Anordnung des Behälters ist vorteilhaft, wenn zum Absetzen neigende Dispersionen behandelt werden sollten und/oder wenn die Rührintensität in den einzelnen Kammern unterschiedlich sein soll.

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Wenn solche Bedingungen nicht vorliegen und möglicherweise räumliche Gründe dazu Anlaß geben, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in einem zylindrischen Behälter mit senkrechter Achse, der durch waagerechte vollständig durchgehende Trennwände in einzelne übereinanderliegende Kammern geteilt ist, durchgeführt werden. Der Dispersionstransport erfolgt hierbei zweckmäßig von oben nach unten, von Kammer zu Kammer durch Überlaufrohre, die nach unten in die nächste Kammer geführt sind und dort in die Dispersion eintauchen. Der Gastransport geht zweckmäßig von unten nach oben über Rohre, die innerhalb oder außerhalb des Behälters die Gasräume in den Kammern miteinander verbunden und Mittel zur Regelung des Durehströmquerschnitts dieser Rohre, gegebenenfalls kombiniert mit Rückschlagventil enthalten. Die Mittel zur Bewegung der Dispersionsoberflächen und zur Durchmischung der Gasräume können auf einer gemeinsamen, durch den ©samten Behälter laufenden Achse angeordnet werden. Allerdings ist bei Wahl einer derartigen Anordnung der Aufwand

zur Abdichtung der Rührer-

achsendurchführung durch die waagerechten Kammerntrennwände größer, als bei einer Anordnung des Behälters, wie eingangs beschrieben.

Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Yorrichtung:

Ein zylindrischer Behälter (1) mit waagerecht liegender Achse ist durch 6 senkrechte Trennwände (2)in 7 Kammern geteilt. Jede Trennwand läßt das unterste Zehntel des Behälterquerschnitts frei (3). In jeder Kammer ist ein Rührer (4) angeordnet, der unten ein Propellerrührorgan (5) trägt, das vollständig mit Dispersion bedeckt ist und dessen Unterkante einen Abstand vom Behälterboden hat, der 15 $ des Behälterirmendurchmessers beträgt. Die gleiche Rührerweille trägt im oberen Teil der Kammer einen Axiallüfter (6) zur guten Durchmischung des Gasraumes. Der Behälter enthält an einem Ende je eine Öffnung für den Dispersionseintrag (7) und den Gasaustrag (8), sowie am entgegengesetzten Ende je eine Öffnung für den Dispersionsaustrag (9) und Gaseintrag (10). Jede Kammer enthält am Boden eine Öffnung durch die über Zuleitungen Kaltwasser (12) eingetragen werden kann.

609847/0838 ~⁹~

Bas Trägergas wird über außenliegende Rohrleitungen mit regelbarem Querschnitt (11) von Kammer zu Kammer geleitet.

Der Behälter enthält ferner einen Flüssigkeitsstandhöhenmesser (14)» sowie einen von einem Temperiermedium durchflossenen, nach außen gegen Wärmeabstrahlung isolierten Doppelmantel (nicht gezeichnet) .

Eine weitere Ausführungsform zeigt Figur 2:

Der liegende zylindrische Behälter (1) ist durch~:3 senkrechte Trennwände (2) in 4 Kammern geteilt, die durch eine Aussparung in der Trennwand im untersten Teil des Behälters (3) miteinander verbunden sind. Der Rührer (15) ist exzentrisch von der Seite aus in den Behälter eingeführt. Die Gasüberleitrohre befinden sich im Behälter in jeder Kammer und enden dicht über der Flüssigkeitsoberfläche. Ihr Querschnitt ist so bemessen, daß das Gas mit mindestens 2 m/sec Geschwindigkeit ausströmt. Hierdurch wird eine intensive Durchmischung des Gssraumes ohne mechanische Mittel bewirkt.

Die Ausführungsfοπή wird bei Entgasungsbehältern mit großen Abmessungen bevorzugt, da hier die seitliche Rührereinführung apparative Vorteile bringt.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. Die aufgeführten Meßwerte wurden wie folgt ermittelt:

YC-Restmonomergehalt: Gaschromatographisch nach dder "head-äpace"-Methode (Zeitschrift f. analytische Chemie 255 (1971) S. 345 bis 350),

mittlere Teilchengröße: nach DIN 53 734, Auswertung mit dem Körnungsnetz nach Rosin-Ramler;

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bei feinteiligen Polymeren durch Auszählen der Teilchen in verschiedenen Größenklassen anhand elektronenmikroskopischer Aufnahmen analog Chemie Ingenieur-Technik 43 (1971), S. 1030,

Weichmacher-Aufnahme: In zwei Zentrifugenbecher mit Siebboden wird je ein Filter eingelegt, darauf 2 g Polyvinylchlorid eingewogen und mit 10 ml Di(äthylhexyl-)phthalat überschichtet. Etwaige Gewichtsdifferenzen der beiden Becher werden auf einer Waage mit weiterem Di(äthylhexyl-)phthalat ausgeglichen. Die Becher werden nun 10 Minuten bei 10 000 Upm zentrifugiert und danach die Gewichtszunahme gegenüber der Polyvinylchlorideinwaage ermittelt und in Prozent bezogen auf eingewogenes PVC errechnet.

Die thermische Schädigung wurde aufgrund der Verfärbung des Polymerpulvers visuell ermittelt.

Die erfindungsgemäßen Beispiele Nr. 1, 5, 7 und 10 werden in einer Vorrichtung ähnlich Pig. 1, bestehend aus einem gegen Wärmeverluste isolierte, druckfesten, liegenden, zylindrischen Behälter von 12 1 Inhalt durchgeführt, der durch 5 Trennwände in 6 gleichgroße Kammern unterteilt ist. Die Trennwände lassen 15 i° des gesamten Behälterquerschnitts im unteren Teil des Behälters frei. Jede der 6 Kammern enthä.lt einen nach unten fördernden Propellerrührer, der dichtüber dem Kammerboden ange-

ordnet ist und mit einer 'rotiert. Die zu entgasende Dispersion wird kontinuierlich an einem Ende unten in den Behälter eingeführt und am entgegengesetzten Ende aus dem Behälter unten abgezogen.

Als Behandlungsgas wird Wasserdampf von 150 ⁰C im Gegenstrom zur Dispersion von Kammer zu Kammer durch Rohre geleitet, deren Querschnitte so eingestellt sind, daß der Dampf mit ca. 5 m/sec in die jeweilige Kammer einntrömt und den Gasraum in der Kammer

*) Umfangsgeschwindigkeit von

5 m/sec -21-

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ständig durchwirbelt. Alle Gaseinströmoffnungen befinden sich oberhalb der Plüssigkeitsoberflache. Die Zu- und Abführung der Dispersion wird anhand der Standhöhenmessung so eingestellt, daß die in der Tabelle angegebenen Verweilzeiten erhalten werden.

Die Temperatur der Dispersion im Behälter wird gemessen, sie bleibt während der Versuchsdauer weitgehend konstant. Der Druck im Behälter entspricht bei der Mehrzahl der Beispiele dem normalen Luftdruck. Bei dem Beispiel Nr. 10 wird er auf 380 Torr gehalten.

Die Beispiele 2 und 10 (zweiter Teil) werden in einem Behälter analog dem vorstehend Beschriebenen durchgeführt. Der Behälter hat einen Inhalt von 20 1 und ist durch 9 Trennwände in 10 etwa gleich große Kammern unterteilt.

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2520 53'ί

Die Vergleichsversuche Nr. 3, 8 und 11 werden kontinuierlich in einer bekannten Vorrichtung ausgeführt, bestehend aus einem gegen Wärmeverlust isolierten, dcuckfesten liegenden zylindrischen Behälter von 12 1 Inhalt, der durch 5 Wehre, die den jeweils unteren Behälterteil verschliessen, im oberen Behälterteil 50 <fo des gesamten Behälterquerschnitts offenlassen, in 6 etwa gleichgroße Abteile getrennt ist. Jedes dieser Abteile enthält einen Mehrstufen-Impuls-Gegenstrorarührer, der mit einer rotiert und am Boden des Abteils eine Gaseinströmöffnung. Die Dispersion wird kontinuierlich an einem Behälterende zugeführt, füllt die Abteile nacheinander vollständig und wird am entgegengesetzten Behälterende abgezogen. Zu- und Abfluß wird entsprechend den in der Tabelle angegebenen Werten für die Yerweilzeit einreguliert. Durch die Öffnungen am Boden der Abteile wird Wasserdampf von 150 ⁰C in die Abteile eingeblasen und aus dem gemeinsamen Gasraum des Behälters abgezogen. In den in Dispersionsströmungsrichtung ersten Abteilen wird erhebliche Schaumbildung beobachtet, die nach kurzer Betriebszeit zu Schwierigkeiten führte, weshalb ein Entschäumer zugesetzt werden mußte, um den Versuch überhaupt zu Ende führen zu können.

Die Vergleichsversuche Nr. 4, 6, 9 und 12 werden absatzweise in einem gegen Wärmeverluste isolierten, druckfesten Gefäß mit 2 1 Inhalt, ausgerüstet mit einem mit*) . rotierenden Propeller-rührer durchgeführt. In das GefäJ3 wird am Boden Wasserdampf mit 150 ⁰C eingeleitet. Am Anfang der Behandlung tritt Schäumen auf, das durch Zugabe eines Entschäumers gedämpft werden mußte.

Die Temperatur der Dispersion im Behälter wird bei allen Vergleichsversuchen gemessen, sie bleibt weitgehend konstant. Der Druck im Behälter entspricht in der Mehrzahl der Vergleichsversuche dem normalen luftdruck. Bei den Vergleichsversuchen Nr. 11 und 12 wird er auf 380 Torr gehalten.

Die erfindungsgeiaäßen Beispiele Nr. 1 und 2, sowie die Vergleichsversuche Nr. 3 und 4 werden mit einer durch Suspensionspolymerisation hergestellten wäßrigen Vinylchlorid-Homopolymerisat-Dispersioii

*) Umfangsgeschwindigkeit von 1 m/seo

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mit 33 i" Polymergehalt, einem K-Wert des Polymeren von 55» einer mittleren Teilchengröße von 85 » und einer Weichmacheraufnahme von 10,3 $ durchgeführt.

Das erfindungsgemäße Beispiel Nr. 5 und der Vergleichsversuch ITr. werden mit einer durch Suspensionspolymerisation hergestellten wäßrigen Vinylchlorid-Homopolymerisat-Dispersion mit 30 fo Polymergehalt, einem K-Wert des Polymeren von 70, einer mittleren !Teilchengröße von 105 » und einer Weichmacheraufnahme von 28 $ durchgeführt.

Die erfindungsgemäßen Beispiele Nr. 7 und 10, sowie die VergMchsversuche Nr. 8, 9» 11 und 12 werden mit einer durch Suspensions-Polymerisation hergestellten wäßrigen .Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerisat-Dispersion mit 35 $ Polymergehalt, einem K-Wert des Polymeren von 60 einer mittleren Teilchengröße von 85 «'und einer Weichmacheraufnahme von 8,6 $ durchgeführt.

Die ermittelten Werte sind in nachfolgender Tabelle aufgeführt. Die Vergleichsversuche sind durch den Buchstaben ν neben der Versuchsnummer gekennzeichnet.

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CD LD OO •f-

Nr. Stufenzahl

Temp. Druck YC-Gehalt der Disp. Verweil-C Torr (ppm) zeit 3) Eingang Ausgang (min)

J)

Dampf
menge
kg/kg
Polymer

VC-Suspensions-\ Homopolymerisat j K =

VC-VAc-Suspensions-Copolymerisat K =

10

380

1800

30

60

10
10

.380

1800 1800

thermische
Schädigung

	6 6	99	757	1100	10 1	11, 17,	VJlVJl	10 H	nein nein
I²	10	99	761	12000	6	22		15	nein
	VO VD	99	759	1100	100 10	17, 35	5	10 20	nein ja

	4v	1²>	99	757	1100	10 1	30	10 20	nein beginnend
VC-Suspensions- Homopolymerisat K = 70	VJl	6	99	756	12000	1	VJl	7	nein
6v		99	759	12000	10	5	7	nein

I⁷	6	99	760	2300	10	5	10	nein
\|8v	6	99	758	2300	10	30	20	Ja
J9v	1^2j	99	758	2300	10	7	10	nein

nein
nein

⁵⁰° erreich⁵-^{0 Ja}
ppm nicht^: wegen thermischer Scha

ber

M2v

380

1800 1800

60
180

10
30

-d igung

nein

1) 2) 3)

ohne die Menge zum Aufheizen der Polymerdispersion diskontinuierlicher Betrieb
umgerechnet auf Meereshöhe

Claims

Patentansprüche: 2 b 20 b 9 |

1y Verfahren zur kontinuierlichen Behandlung von wäßrigen Kunststoff dispersionen, deren Polyroeranteil mindestens 50 Gew.-^ polyraerisiertes Vinylchlorid enthält, mit Gasen in mehreren Kammern hintereinander, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasräume der Kammern gegeneinander abgeschlossen sind und intensiv durchmischt werden, ein Gastransport von Kammer zu Kammer nur in einer Richtung und ein Dispersionstransport von Kammer zu Kammer in der entgegengesetzten Richtung erfolgt, wobei die Dispersion in den Kamiaern durch geeignete Mittel an der Oberfläche in Richtung der Phasengrenzfläche zwischen Dispersion und Gas schnell bewegt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur aus der in Gastransportrichtung letzten Kammer Gas abgesogen wird.

Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern in einer Ebene unmittelbar nebeneinander liegen und der Dispersionstransport von Kammer zu Kammer durch eine Öffnung am Boden der Kammertrennwände erfolgt.

Verfahren nach Anspruch 1 bis 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Dispersion an der Oberfläche in Richtung der Phasengrenzfläche mindestens 0,1, vorzugsweise 0,3 bis 10, insbesondere 0,4 bis 2 m/sec beträgt .

Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbewegung der Dispersion in der Kammer weitgehend radial, bezogen auf einen, gegebenenfalls außerhalb der senkrechten Kammernmittelacbse liegenden Punkt, erfolgt.

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252üb91

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung in 3 bis 21, vorzugsweise 5 bis 11 Kammern erfolgt.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffdispersion während und gegebenenfalls vor der Behandlung erwärmt wird.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Behandlung gegebenenfalls überhitzter Wasserdampf verwendet wird.

9. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Dispersion behandelt wird, deren
polymerer Peststoff 75 bis 100 Gew.-?£, vorzugsweise 85
bis 100 Gew.-$, polymerisiertes Vinylchlorid enthält.

10. Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von wäßrigen Kunststoffdispersionen, deren Polymeranteil mindestens
50 Gew.-ic polymerisiertes Vinylchlorid enthält, mit Gasen, bestehend aus einem gegebenenfalls heizbaren beidseitig geschlossenem, liegenden zylindrischen Behälter, der innen durch mindestens eine zur Zylinderachse senkrecht stehende Wand in mindestens zwei Kammern geteilt, ist, wobei gegebenenfalls jede dieser Kammern einen in
die Dispersion eintauchenden Rührer enthält, wobei ferner an jeder Zylinderdeckfläche oder in deren unmittelbarer ITähe eine Öffnung zum Zu- bzw. Abführen von Flüssigkeit und über dem Zylindermantel verteilt Öffnungen
zum Zu- bzw. Abführen von Gasen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die zur Zylinderachse senkrechten Trennwände mindestens 4/5 des gesamten Zylinderquerschnitts im oberen Teil verschliessen, jedoch im Behälter nur soweit nach unten reichen, daß maximal 1/5 der Gesamtquerschnittsfläche im untersten Behälterteil unverschlossen bleibt,

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b) Mittel vorgesehen sind, die eine Bewegung der Dispersionsoberfläche in den Kammern in Richtung der Phasengrenzfläche zwischen Dispersion und Gas mit einer Geschwindigkeit von mindestens 0,1 m/sec bewirken, und

. c) Mittel vorgesehen sind, die eine gute Durchmischung des Gasrauiaes in den einzelnen Kammern bewirken.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine an einem Behälterende liegende Kammer eine Gaseinström- und die am gegenüberliegenden Behälterende liegende Kammer eine Gasauströmöffnung jeweils im oberen Teil der Kammer enthält.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel enthält, die einen Gastransport von Kammer zu Kammer nur in einer Richtung ermöglichen.

13. Vorrichtung nach Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter 2 bis 20, vorzugsweise 4 bis 10, senkrechte Wände enthält.

14· Vorrichtung nach Ansprüchen 10 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß das in die Dispersion eintauchende Rührorgan eine intensive Strömung in Richtung der Rührerachse bewirkt und so angeordnet ist, daß zwischen der Unterkante dieses Rührorgans und dem Behälterboden ein Abstand von maximal 40 $, vorzugsweise 5 bis 20 Jt, des Behälterinnendurchmessers liegt.

15. Vorrichtung nach Ansprüchen 10 bis 14» dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des in die Dispersion eintauchenden Rührorgans in einem Abstand von 5 bis 40 $£, vorzugsweise 10 bis 20 $ des Behälterinnendurchmessers von der senkrechten Mittelachse der Kammer entfernt angeordnet ist.

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