DE69805949T2

DE69805949T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffperlen aus Styrolharz

Info

Publication number: DE69805949T2
Application number: DE69805949T
Authority: DE
Inventors: Gyu Eok Hwang
Original assignee: SHINHO PETROCHEMICAL CO
Current assignee: Sh Energy & Chemical Co Ltd Kunsan Chonla Kr
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: DE69805949D1; EP0925899A1; EP0925899B1; KR100267187B1; KR19990054928A; ATE218962T1; PT925899E

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen, einschließlich der Mittel zur Durchführung der Vorpolymerisation vor der Hauptpolymerisation, zum wirksamen Kühlen der Harzperlen im Zusammenhang mit der Alterungswirkung, zur Vereinfachung des Reinigungseffekts durch Einsetzen der Bewegungskraft der Harzperlen und schließlich zum Entfernen der Feuchtigkeit aus den Harzperlen vor dem Trocknungsverfahren. Die Verwendung der Vorrichtung mit den oben genannten Mitteln nacheinander resultiert in einer verbesserten Effizienz der gesamten Produktionsreihe. Spezieller betrifft die Erfindung hierin eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen mit hoher Produktivität, welches gleichmäßige Teilchen mit der gewünschten Größe liefert, den Energieverbrauch während der Herstellung reduziert und den Reaktionszyklus im Vergleich zu demjenigen nach dem Stand der Technik erheblich verkürzt.

Hintergrund der Erfindung

Allgemein besteht die Vorrichtung zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen aus mehreren Tanks, welche das Reinwasser, das Styrolmonomer bzw. die Zusätze enthalten, den Kühl- und Heizeinrichtungen, einem Bad zum Polymerisieren dieser Materialien, dem Tank zum Auswaschen der an den Teilchen haftenden Verunreinigungen, einer Zentrifuge zum Entfernen des Wasserrestes und einem Heißlufttrockner.
Das Verfahren zur Herstellung der Harzperlen unter Verwendung solch einer Vorrichtung kann wie folgt zusammengefaßt werden:
Das Reinwasser, Styrolmonomer und die Zusätze, welche aus den entsprechenden Tanks zugeführt werden, werden in das Bad eingeleitet und bei einer vorherbestimmten Temperatur und für einen vorherbestimmten Zeitraum umgesetzt, eine Menge an umgesetzten Harzperlen wird in dem Polymerisationsbad gekühlt und anschließend in den separaten Tank zum Auswaschen der an den Perlen haftenden Verunreinigungen eingeführt.
Des weiteren wird das Wasser nach dem Waschen mittels einer Zentrifuge entfernt, während das vollständige Trocknen der Perlen durch einen Heißlufttrockner erfolgt, und dann wird schließlich das geschäumte Styrolharz durch die Stufe des Bindens der Produkte zu den gewünschten Volumeneinheiten hergestellt.
Weil jedoch, wenn die Produkte nicht für einen bestimmten Zeitraum gealtert werden, nachdem sie durch das interne Schäumungsverfahren hergestellt worden sind, die physikalischen Eigenschaften der Produkte abgebaut werden, ist es für die Produkte wichtig, daß sie wenigstens für 60 bis 90 Tage im Kühlraum usw. gealtert werden.
Trotzdem haben herkömmliche Vorrichtungen zur Herstellung der geschäumten Styrolharzperlen mehrere Nachteile dahingehend, daß für die Reaktion sowie für die Kühlungsstufe ein beträchtlicher Zeitraum benötigt wird, weil sämtliche der jeweiligen Reaktanten in einer Menge in ein Bad eingeführt werden, während die Erwärmungsstufe und die Kühlungsstufe durchgeführt werden, d. h. Ausführung in einem Ansatz, und daher ist es schwer, die Größe der Harzteilchen zu steuern, wobei die Größe der Teilchen eine breite Verteilung in unerwünschtem Ausmaß aufweist. Da in der Waschstufe Reinigungswasser verwendet wird, welches HCl enthält, führt dies zu einer Verunreinigung des Betriebswassers und dazu, daß nur ein ungenügender Reinigungseffekt erzielt wird.
Insbesondere weil die Styrolharzperlen im wesentlichen für eine lange Zeit nach dem Herstellungsverfahren gealtert werden müssen, um den Wert der Produkte zu erhöhen, war das Verfahren, bei dem eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik verwendet wurde, hauptsächlich in Bezug auf die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte nachteilig.
Mit anderen Worten, weil für die Reaktions- und/oder Kühlstufen sowie für die Alterungsstufen nach den früheren Verfahren ein beträchtlicher Zeitraum erforderlich ist, wird die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte daraus zwangsläufig herabgesetzt, und es war auch hinsichtlich der Produktivität nicht effektiv, weil die Größen der Produktpartikel hauptsächlich in einem Bereich verteilt waren, den die Abnehmer nicht wünschen.
Die WO-A-9708231 beschreibt ein kontinuierliches Verfahren für perlenförmige expandierbare Styrolpolymere, welches Perlen mit einer engen Perlengrößenverteilung und einem niedrigen verbleibenden Styrolgehalt liefert, bei dem das Styrol zuerst in der Masse mit einer Umsetzung von 10-80% vorpolymerisiert wird. Das vorpolymerisierte Styrol wird dann in flüssiger Form in einer wäßrigen Phase in der Gegenwart eines Suspensionsstabilisierers in einem dynamischen Mischer, der ein Schneckenförderer sein kann, d. h. eine einfache Transport- und Mischeinrichtung, dispergiert. Das vorpolymerisierte Styrol wird durch den Schneckenförderer zu einem Hauptpolymerisationsreaktor transportiert, worin es schließlich in einer wäßrigen Suspension bis zu einem verbleibenden Styrolgehalt von weniger als 2000 ppm polymerisiert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Daher ist die vorliegende Erfindung dafür ausgelegt, derartige Probleme nach dem Stand der Technik zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von geschäumten Styrolharzperlen mit höherer Wettbewerbsfähigkeit der Produkte bereitzustellen, welche eine Einrichtung für die Vorpolymerisation, eine Reaktionseinrichtung mit dem Schneckenförderer und eine Hauptreaktionseinrichtung umfaßt, worin die Reaktionen Schritt für Schritt in den Einrichtungen aufeinanderfolgend durchgeführt werden, und nachdem die Reaktion abgeschlossen ist, werden die Produkte durch Hindurchleiten durch eine Kühleinrichtung in sich bewegender Art und Weise und/oder eine Wascheinrichtung in der Art und Weise eines auftreffenden Schauers bei einer geeigneten Temperatur gehalten, und worin, wenn sie durch den Entfeuchter getrocknet werden, die Temperatur der Produkte auf das niedrigste mögliche Maß reduziert wird, um die optimalen physikalischen Eigenschaften des Harzes zu erhalten, wobei man in der Lage ist, die Größen der Harzperlen einfach zu steuern sowie die Perlen in der gewünschten Größe zu erhalten, ohne daß eine separate Stufe der Alterungsbehandlung erforderlich ist, und wobei die Produktivität sowohl durch Einsparung der in dem Verfahren verbrauchten Energie als auch durch Verkürzung des Reaktionszyklus verbessert wird und wobei die Produkte mit den verbesserten physikalischen Eigenschaften, wie Schlagbeständigkeit, Steifigkeit, Isolationseigenschaft, Schäumungseigenschaft usw., hergestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Damit die Erfindung deutlich verstanden werden kann, wird nun auf die bevorzugten Ausführungsformen Bezug genommen, die hierin nachfolgend und in den Figuren erläutert sind.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus der Vorrichtung zur Herstellung von geschäumtem Styrolharz gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Polymerisationsbades der Vorrichtung zur Herstellung von geschäumtem Styrolharz gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Umlaufkühlers der Vorrichtung zur Herstellung von geschäumtem Styrolharz gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Umlaufkühlers der Vorrichtung zur Herstellung von geschäumtem Styrolharz gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Reinigungstrommelsiebes der Vorrichtung zur Herstellung von geschäumtem Styrolharz gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Gemäß Patentanspruch 1 der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen bereitgestellt mit:
a) einem Vorpolymerisationsbad,
b) einem Hauptpolymerisationsbad mit einer Heizeinrichtung und einer Umlaufwasserkühleinrichtung,
c) einem Dispersionstank mit Heiz- oder Kühleinrichtungen und mit Rühreinrichtungen stromaufwärts von und verbunden mit dem Hauptpolymerisationsbad,
d) einem Reinwassertank mit Temperaturregeleinrichtungen stromaufwärts von und verbunden mit dem Dispersionstank und dem Hauptpolymerisationsbad,
e) einem Styrolmonomertank stromaufwärts von und verbunden mit dem Vorpolymerisationsbad und dem Hauptpolymerisationsbad,
f) einem Schneckeförderreaktor, der zwischen dem Vorpolymerisationsbad und dem Hauptpolymerisationsbad angeordnet ist,
g) einem Treibmitteltank stromaufwärts von und verbunden mit dem Hauptpolymerisationsbad,
h) einem mehrfach gewundenen Doppelleitungsumlaufkühler stromabwärts von und verbunden mit dem Hauptpolymerisationsbad,
i) einer Trommelreinigungseinrichtung mit einem motorgetriebenen Trommelsieb und mit einer Einspritzdüse stromabwärts von und verbunden mit dem mehrfach gewundenen Doppelleitungsumlaufkühler,
j) einem Schlammvorratsbehälter mit einem Rührwerk stromabwärts von und verbunden mit dem Trommelsieb,
k) einer Zentrifuge und/oder einem Entfeuchter stromaufwärts eines Heißlufttrockners.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bei der Vorrichtung zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen die Heiz- oder Kühleinrichtung, mit welcher der Dispersionstank ausgestattet ist, in solch einer Art und Weise konstruiert, daß eine Leitung wenigstens fünfmal entlang der Innenwand des Tanks herumläuft, wobei der Einlaß und der Auslaß an der Außenseite davon angeordnet sind, und welche die Gemische in dem Tank durch selektives Zuführen von Dampf oder von kaltem Wasser durch die Leitung heizen oder kühlen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat bei der Vorrichtung zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen der Umlaufkühler einen Doppelleitungsaufbau, welcher Wärme zwischen der inneren Leitung und der äußeren Leitung austauschen kann, indem mehrere gerade Leitungen in der gleichen Richtung mit einem vorherbestimmen Abstand zueinander angeordnet sind, wobei ein Endabschnitt einer geraden Leitung mit einem Endabschnitt einer gerundeten Leitung, welche den gleichen Durchmesser hat, verbunden ist, der andere Endabschnitt der gerundeten Leitung wiederum mit einem Endabschnitt einer vorhergehenden geraden Leitung verbunden ist, während der andere Endabschnitt einer geraden Leitung mit einem Endabschnitt einer weiteren gerundeten Leitung, die auch den gleichen Durchmesser hat, verbunden ist, der andere Endabschnitt der gerundeten Leitung wiederum mit einem Endabschnitt einer nachfolgenden geraden Leitung verbunden ist, wobei die verschiedenen geraden Leitungen und die gerundeten Leitungen für eine Fluidverbindung miteinander verbunden sind und die jeweiligen geraden Leitungen schließlich von der entsprechenden Anzahl äußerer Leitungen, welche ebenfalls miteinander verbunden sind, umgeben sind, deren Durchmesser größer sind als diejenigen der inneren Leitungen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat bei der Vorrichtung zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen die Trommelreinigungseinrichtung mehrere Propeller und weist das Trommelsieb auf, welches von einem Motor unter Führung einer Führungsrolle rotiert werden kann, und mehrere Einspritzdüsen, welche das Reinwasser über dem Trommelsieb einspritzen, und einen Verschlußdeckel und einen Rahmen, der dies alles einschließt und trägt. Patentanspruch 5 der vorliegenden Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen bereit, welches die Stufen umfaßt, in denen man
a) Reinwasser auf etwa 70ºC in einem Reinwassertank erhitzt und das Wasser einem Dispersionstank und einem Hauptpolymerisationsbad zuführt,
b) eine bestimmte Menge Styrolmonomer aus einem Styrolmonomertank einem Vorpolymerisationsbad und einem Hauptpolymerisationsbad zuführt,
c) ein Treibmittel aus einem Treibmitteltank dem Hauptpolymerisationsbad zuführt,
d) das Wasser und die Zusätze auf 70 bis 90ºC erhitzt und sie in dem Dispersionstank vormischt und das Gemisch in das Hauptpolymerisationsbad einführt,
e) eine Menge an Styrolmonomer mit den Zusätzen in dem Vorpolymerisationsbad ein erstes Mal bis zu der Umsetzungsrate von 5-10% polymerisiert,
f) die Reaktanten aus dem Vorpolymerisationsbad in einem Schneckenförderreaktor, der zwischen dem Vorpolymerisationsbad und dem Hauptpolymerisationsbad angeordnet ist, ein zweites Mal bis zu der Umsetzungsrate von 7-20% polymerisiert,
g) das Wasser, die Zusätze und das Styrolmonomer aus dem Reinwassertank, dem Dispersionstank bzw. dem Styrolmonomertank und die vorpolymerisierten Reaktanten aus dem Schneckenförderreaktor dem Hauptpolymerisationsbad zuführt und sie miteinander bei 70 bis 90ºC umsetzen läßt und sie nochmals bei 110 bis 135ºC bis zu der Umsetzungsrate von 99,80% umsetzen läßt,
h) die umgesetzten Harzperlen aus dem Hauptpolymerisationsbad in einem Umlaufkühler bei einer Temperatur unterhalb von 20ºC unter Verwendung von kaltem Wasser kühlt und altem läßt,
i) die Verunreinigungen, die an der Oberfläche der Harzperlen anhaften, in einer Trommelreinigungseinrichtung mit Reinwasser, welches aus einer Einspritzdüse eingespritzt wird, auswäscht,
j) die gereinigten Harzperlen in einem Schlammvorratsbehälter bei einer Temperatur unterhalb von 15ºC lagert, während man sie rührt,
k) das Wasser und/oder die Feuchtigkeit aus den Perlen unter Verwendung einer Zentrifuge und/oder eines Entfeuchters entfernt und
l) die Perlen bei einer Temperatur unterhalb von 30ºC in einem Heißlufttrockner unter Verwendung von heißer Luft entfeuchtet und/oder trocknet.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung Bezug genommen, und ihr Schutzumfang ergibt sich aus den anhängenden Patentansprüchen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der gesamten Vorrichtung zur Herstellung von geschäumtem Styrolharz gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung zur Herstellung von geschäumten Styrolharzperlen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Folgende:
einen Reinwassertank 10 für die Bereitstellung des Reinwassers für einen Dispersionstank 12 und ein Hauptpolymerisationsbad 16;
einen Styrolmonomertank 11 für die Bereitstellung des Styrolmonomers; einen Treibmitteltank 13 für die Bereitstellung des Treibmittels für das Hauptpolymerisationsbad 16;
einen Dispersionstank 12 für die Bereitstellung der Zusätze; ein Vorpolymerisationsbad 14 für das Vorpolymerisieren des Styrolmonomers mit den Zusätzen;
einen Schneckenförderreaktor 15; ein Hauptpolymerisationsbad 16 als einen Hauptreaktor; einen Umlaufkühler 17 für das Kühlen und Altem der Harzperlen;
ein Trommelsieb 18 zur Spülung; einen Schlammvorratsbehälter 19 zum Aufbewahren der Harzperlen; eine Zentrifuge 20 und einen Entfeuchter 22.
Der genannte Reinwassertank 10 stellt das Reinwasser für einen Dispersionstank 12 und ein Hauptpolymerisationsbad 16 bereit.
Der Reinwassertank 10 ist mit einer Heizeinrichtung zum Vorheizen des Reinwassers, welches in das Hauptpolymerisationsbad eingeleitet werden soll, auf 50-70ºC ausgestattet, um die für den Reaktionszyklus benötigte Zeit zu verringern.
Der Styrolmonomertank 11, welcher eine Menge an Styrolmonomer enthält, liefert aufeinanderfolgend eine vorherbestimmte Menge an Styrolmonomer an das Vorpolymerisationsbad 14 und das Hauptpolymerisationsbad 16.
In dem Dispersionstank 12 werden das Wasser, das Dispergiermittel, das Dispersionshilfsmittel, die Schlichtemittel für die Harzperlen usw. mittels der Rühreinrichtung gemischt, wobei sie auf 70-90ºC erhitzt werden, und anschließend werden die Gemische in das Hauptpolymerisationsbad 16 eingeführt.
Wenn die Zusätze direkt in das Hauptpolymerisationsbad 16 eingeleitet werden, lösen sie sich kaum, und weil sie viel weniger sind als die Menge der gesamten Reaktanten, können sie in dem Dispersionstank 12 homogen gemischt und anschließend in das Polymerisationsbad 16 eingeführt werden, um den Dispersionseffekt der Zusätze, die in den Reaktanten verteilt werden sollen, zu erzielen.
Der Treibmitteltank 13 liefert die Treibmittel für das Aufschäumen des Harzes an das Hauptpolymerisationsbad 16, und der Zeitpunkt zum Einführen der Treibmittel ist, wenn die Umsetzungsrate in der Hauptpolymerisationsreaktion bei 94% angekommen ist.
Das Vorpolymerisationsbad 14, welches einen ähnlichen Aufbau wie das Hauptpolymerisationsbad 16 hat, polymerisiert eine Menge des Styrolmonomers und der verschiedenen Zusätze aus dem Styrolmonomertank 11 bei 60ºC, um eine Umwandlungsrate von 5-10% vor der Hauptpolymerisation zu erzielen.
Der Schneckenförderreaktor 15 ist ein Vorreaktor, der so ausgestattet ist, daß er das Vorpolymerisationsbad 14 mit dem Hauptpolymerisationsbad 16 verbindet, wobei das semipolymerisierte Material aus dem Vorpolymerisationsbad eine Umwandlungsrate von 5-10% aufweist, und er liefert auch das semipolymerisierte Material mit einer Umwandlungsrate von 20% für das Hauptpolymerisationsbad 16.
Wie man es in der Fig. 2 sieht, hat das Hauptpolymerisationsbad 16 die Form eines abgedichteten Tanks mit einem Rührer, der wenigstens drei Propeller und die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen aufweist.
Die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen der Erfindung bestehen aus dem Polymerisationsbad und dem Mantel, der die Innenwand des Polymerisationsbades mit einem Abstand dazwischen bedeckt, um selektiv heißes oder kaltes zirkulierendes Wasser zuzuführen mit dem Ergebnis, daß die Reaktanten in dem Bad durch Wärmetransfer von der Innenwand des Bades erhitzt und/oder gekühlt werden.
Die polymerisierten Reaktanten aus dem Schneckenförderreaktor 15, das Reinwasser von 50-70ºC aus dem Reinwassertank 10, eine bestimmte Menge des Styrolmonomers aus dem Styrolmonomertank 11 und die gemischten Zusätze aus dem Dispersionstank 12 werden in das Hauptpolymerisationsbad 16 eingeführt.
In dem Hauptpolymerisationsbad 16 wird die Reaktion in zwei Stufen ausgeführt, wobei die erste Stufe bei 70-90ºC durchgeführt wird und die Rührrate von der Größe der Teilchen abhängt; und die zweite Stufe wird bei 110-135ºC in der Gegenwart der Treibmittel unter Inertgas durchgeführt. Eine Umwandlungsrate in dem Hauptpolymerisationsbad 16 beträgt 99,80%, und die umgesetzten Harzperlen werden auf 70ºC an ihrem Ort gekühlt.
Der Umlaufkühler 17 ist eine Kühleinrichtung zum Kühlen der umgesetzten Harzperlen, die unter 20ºC gehalten werden sollen.
Für dieses Kühlen bildet der Umlaufkühler 17, wie man es in Fig. 3 sieht, eine Struktur, in welcher eine Leitung mit einer vorgegebenen Länge mehrere Male gebogen ist, wie eine Zickzack-Form, wobei der Einlaß und der Auslaß mit dem Hauptpolymerisationsbad 16 bzw. dem Trommelsieb 18 verbunden sind, um eine ausreichende Entfernung einzuhalten, so daß die Perlen für eine bestimmte Zeit fließen. Zusätzlich, wie man es in Fig. 4 sieht, ist eine weitere Leitung, durch welche das Kühlmittel strömt, z. B. das kalte Wasser, konzentrisch um diese Leitung herum angeordnet, also in der Form einer Doppelleitung. Somit kann während des Zeitraums, während dessen die Harzperlen durch die innere Leitung fließen, ein Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel stattfinden, um die Wärme zu entfernen, was zu der gewünschten Temperatur führt, bei der die Harzperlen gehalten werden. Die Harzperlen werden für einen bestimmten Zeitraum durch den Umlaufkühler 17 geleitet, während die Temperatur unterhalb von 20ºC gehalten wird, weshalb die Innenzelle der Harzperlen bezüglich der Größen gleichmäßig wird, wobei ein zusätzlicher Alterungszeitraum vollständig ausgeschlossen wird.
Wie man es in Fig. 5 sieht, hat das Trommelsieb 18 als eine Wascheinrichtung mit dem Zweck, die Schmelzhaft-Eigenschaft zu verbessern und eine glatte Oberfläche zu liefern, mehrere Propeller und umfaßt eine zylindrische Trommel, die von dem Antriebsmotor in Rotation versetzt wird, eine Injektionsdüse, die über der Trommel angeordnet ist, eine Verschlußabdeckung und einen Rahmen, welche die oben genannten Elemente abdecken und tragen.
In dem Trommelsieb 18 werden die Verunreinigungen von der Oberfläche der Harzperlen durch Reinigen der gekühlten Perlen aus dem Umlaufkühler mit dem aus der Düse injizierten Reinwasser entfernt.
Weil sich die Harzperlen entlang des durch die Schraube vorgegebenen Weges voranbewegen, wobei sie aufeinanderprallen, und weil sie der waschenden Kraft des Reinwassers ausgesetzt sind, kann das Verfahren der Erfindung viel höhere Reinigungswirkungen erzielen, verglichen mit dem Stand der Technik, gemäß dem die Perlen in der Reinigungsflüssigkeit gerührt werden. Und das Waschverfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden, so daß eine kontinuierliche Ausgestaltung und Automatisierung des Verfahrens möglich ist.
Der Schlammvorratsbehälter 19 als ein Kühlbad hält die gereinigten Harzperlen unterhalb der Temperatur von 15ºC und unter Bewegung.
Die Zentrifuge 20 ist eine Einrichtung zum Entfeuchten von so viel in den Harzperlen enthaltener Feuchtigkeit wie möglich vor der Trocknungsstufe.
Speziell sind die Vorrichtungen gemäß der Erfindung mit einem zusätzlichen Entfeuchtungssystem 21 ausgestattet, durch welches die entfeuchteten Harzperlen ein weiteres Mal entfeuchtet werden, und durch Verwendung des Systems 21 wird verhindert, daß das Treibmittel bei Trocknungstemperaturen unterhalb von 30ºC aus den Harzperlen austritt.
Der Entfeuchter/Trockner 22 ist eine Einrichtung zum vollständigen Entfernen der Feuchtigkeit aus den Harzperlen, wobei das Endprodukt mit einer gewünschten Teilchengröße geliefert wird.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung der geschäumten Styrolharzperlen gemäß der Erfindung ausführlicher beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung der geschäumten Styrolharzperlen gemäß der Erfindung umfaßt die Zugabe verschiedener Zusätze in Abhängigkeit von den Reaktionsschritten, wie der Vorreaktionsstufe, der Schneckenförderreaktionsstufe und der Hauptreaktionsstufe, wobei die Hauptreaktionsstufe in eine zweistufige Reaktion in Abhängigkeit von der Temperatur aufgeteilt ist.
Die Zusammensetzung der Vorpolymerisationsstufe umfaßt Styrolmonomer, Flammschutzmittel, Flammschutzhilfsmittel und Vernetzer, die mit einer Umsetzungsrate von 5-10% polymerisiert werden sollen, und mit einem aromatischen Kohlenwasserstoffkettenüberträger, der in dem Schneckenförderreaktor zugegeben wird, verläuft die Polymerisation mit einer Umsetzungsrate von 7-20%, und anschließend werden die Gemische in das Hauptpolymerisationsbad eingeleitet.
Die Menge des Reinwassers, welches beim ersten Mal in das Hauptpolymerisationsbad eingeleitet wird, ist die gleiche wie die des Styrolmonomers.
Das in das Hauptpolymerisationsbad eingeleitete Reinwasser wird durch den Heiztank auf 50-70ºC vorgeheizt, um den Reaktionszyklus zu verkürzen.
Das Wasser, die Dispergiermittel, die Dispergierhilfsmittel und die Schlichtemittel werden ebenfalls unter Erhitzen auf 70-90ºC zugegeben.
Das Gemisch wird eingeführt, und eine Menge des Styrolmonomers wird ebenfalls in das Hauptpolymerisationsbad eingeleitet.
Darüber hinaus werden die polymerisierten Reaktanten aus dem Schneckenförderreaktor in das Hauptpolymerisationsbad eingeleitet, wobei die Temperatur für 30-60 Minuten auf 70-90ºC erhöht wird.
Die Reaktion in dem Hauptpolymerisationsbad besteht aus zwei Stufen, wobei die erste Stufe zwischen 70-90ºC und die zweite Stufe zwischen 110-135ºC durchgeführt wird, und wenn die Temperatur von der ersten Stufe zur zweiten Stufe erhöht wird, werden die Treibmittel und das Inertgas gleichzeitig mit dem gewünschten Druck eingeleitet.
Das Inertgas dient dazu, daß das Treibmittel usw. in die Harzperlen eindringt.
Nach der Reaktion werden die Harzperlen zur Reduzierung der Reaktionszyklen durch den Umlaufkühler hindurchgeleitet.
Die Harzperlen, die durch den Umlaufkühler hindurchgeleitet werden, werden mit dem Reinwasser für 20-30 Minuten mittels eines Trommelsiebes gewaschen, um die Schmelzhaftung, Stoßbeständigkeit, Festigkeit usw. der Perlen zu verbessern, und anschließend bei der Temperatur unterhalb von 15ºC bewegt.
Speziell ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung mit dem zusätzlichen Entfeuchtungssystem 21 ausgestattet, welches die entfeuchteten Harzperlen ein weiteres Mal entfeuchtet, und durch Verwendung des Systems 21 wird verhindert, daß das Treibmittel bei einer Trocknungstemperatur unterhalb von 30ºC aus den Harzperlen austritt.
Die gemäß den oben genannten Stufen der Erfindung hergestellten Perlen benötigen keine zusätzliche Alterungsstufe und besitzen stabile Lagerungseigenschaften ohne eine Austreten der Treibmittel, gute Schäumungseigenschaften usw.
Wie es oben beschrieben ist, liefert die Erfindung verschiedene der folgenden Vorteile: das Verfahren der Erfindung kann viel höhere Reinigungswirkungen erzielen, verglichen mit dem Stand der Technik; das Waschverfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden, so daß eine kontinuierliche Ausgestaltung und Automatisierung des Verfahrens möglich ist; die Perlen benötigen keine zusätzliche Alterungsstufe und besitzen stabile Lagerungseigenschaften ohne ein Austreten der Treibmittel, gute Schäumungseigenschaften usw.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von geschäumten Styrolharzperlen mit

a) einem Vorpolymerisationsbad (14),

b) einem Hauptpolymerisationsbad (16) mit einer Heizeinrichtung und einer Umlaufwasserkühleinrichtung,

c) einem Dispersionstank (12) mit Heiz- oder Kühleinrichtungen und mit Rühreinrichtungen stromaufwärts von und verbunden mit dem Hauptpolymerisationsbad (16),

d) einem Reinwassertank (10) mit Temperaturregeleinrichtungen stromaufwärts von und verbunden mit dem Dispersionstank (12) und dem Hauptpolymerisationsbad (16),

e) einem Styrolmonomertank (11) stromaufwärts von und verbunden mit dem Vorpolymerisationsbad (14) und dem Hauptpolymerisationsbad (16),

f) einem Schneckeförderreaktor (16), der zwischen dem Vorpolymerisationsbad (14) und dem Hauptpolymerisationsbad (16) angeordnet ist,

g) einem Treibmitteltank (13) stromaufwärts von und verbunden mit dem Hauptpolymerisationsbad (16),

h) einem mehrfach gewundenen Doppelleitungsumlaufkühler (17) stromabwärts von und verbunden mit dem Hauptpolymerisationsbad (16),

i) einer Trommelreinigungseinrichtung (18) mit einem motorgetriebenen Trommelsieb und mit einer Einspritzdüse stromabwärts von und verbunden mit dem mehrfach gewundenen Doppelleitungsumlaufkühler (17),

j) einem Schlammvorratsbehälter (19) mit einem Rührwerk stromabwärts von und verbunden mit dem Trommelsieb (18),

k) einer Zentrifuge (20) und/oder einem Entfeuchter (21) stromaufwärts eines Heißlufttrockners (22).

2. Vorrichtung zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen nach Anspruch 1, wobei die Heiz- oder Kühleinrichtung, mit welcher der Dispersionstank (12) ausgestattet ist, in solch einer Art und Weise konstruiert ist, daß eine Leitung wenigstens fünf mal entlang der Innenwand des Tanks herumläuft, wobei der Einlaß und der Auslaß an der Außenseite davon angeordnet sind, und welche die Gemische in dem Tank durch selektives Zuführen von Dampf oder von kaltem Wasser durch die Leitung heizen oder kühlen kann.

3. Vorrichtung zur Herstellung von geschäumten Styrolharzperlen nach Anspruch 1, wobei der Umlaufkühler (17) einen Doppelleitungsaufbau hat, welcher Wärme zwischen der inneren Leitung und der äußeren Leitung austauschen kann, indem mehrere gerade Leitungen in der gleichen Richtung mit einem vorherbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, wobei ein Endabschnitt einer geraden Leitung mit einem Endabschnitt einer gerundeten Leitung, welche den gleichen Durchmesser hat, verbunden ist, der andere Endabschnitt der gerundeten Leitung wiederum mit einem Endabschnitt einer vorhergehenden geraden Leitung verbunden ist, während der andere Endabschnitt einer geraden Leitung mit einem Endabschnitt einer weiteren gerundeten Leitung, die auch den gleichen Durchmesser hat, verbunden ist, der andere Endabschnitt der gerundeten Leitung wiederum mit einem Endabschnitt einer nachfolgenden geraden Leitung verbunden ist, wobei die verschiedenen geraden Leitungen und die gerundeten Leitungen für eine Fluidverbindung miteinander verbunden sind und die jeweiligen geraden Leitungen schließlich von der entsprechenden Anzahl äußerer Leitungen, welche ebenfalls miteinander verbunden sind, umgeben sind, deren Durchmesser größer sind als diejenigen der inneren Leitungen.

4. Vorrichtung zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen nach Anspruch 1, wobei die Trommelreinigungseinrichtung (18) mehrere Schraubengebläse hat und das Trommelsieb aufweist, welches von einem Motor unter Führung einer Führungsrolle rotiert werden kann, mehrere Einspritzdüsen, welche das Reinwasser über dem Trommelsieb einspritzen, und einen Verschlußdeckel und einen Rahmen, der dies alles enthält und trägt, aufweist.

5. Verfahren zur Herstellung geschäumter Styrolharzperlen mit den Stufen, in denen man

a) Reinwasser auf etwa 70ºC in einem Reinwassertank (10) erhitzt und das Wasser einem Dispersionstank (12) und einem Hauptpolymerisationsbad (16) zuführt,

b) eine bestimmte Menge Styrolmonomer aus einem Styrolmonomertank (11) einem Vorpolymerisationsbad (14) und einem Hauptpolymerisationsbad (16) zuführt,

c) ein Treibmittel aus einem Treibmitteltank (13) dem Hauptpolymerisationsbad (16) zuführt,

d) das Wasser und die Zusätze auf 70 bis 90ºC erhitzt und sie in dem Dispersionstank (12) vormischt und das Gemisch in das Hauptpolymerisationsbad (16) einführt,

e) eine Menge an Styrolmonomer mit den Zusätzen in dem Vorpolymerisationsbad (14) ein erstes Mal bis zu der Umsetzungsrate von 5-10% polymerisiert,

f) die Reaktanten aus dem Vorpolymerisationsbad (14) in einem Schneckenförderreaktor (15), der zwischen dem Vorpolymerisationsbad (14) und dem Hauptpolymerisationsbad (16) angeordnet ist, ein zweites Mal bis zu der Umsetzungsrate von 7-20% polymerisiert,

g) das Wasser, die Zusätze und das Styrolmonomer aus dem Reinwassertank (10), dem Dispersionstank (12) bzw. dem Styrolmonomertank (11) und die vorpolymerisierten Reaktanten aus dem Schneckenförderreaktor (15) dem Hauptpolymerisationsbad (16) zuführt und sie miteinander bei 70 bis 90ºC umsetzen läßt und sie nochmals bei 110 bis 135ºC bis zu der Umsetzungsrate von 99, 80% umsetzen läßt,

h) die umgesetzten Harzperlen aus dem Hauptpolymerisationsbad (16) in einem Umlaufkühler (17) bei einer Temperatur unterhalb von 20ºC unter Verwendung von kaltem Wasser kühlt und altern läßt,

i) die Verunreinigungen, die an der Oberfläche der Harzperlen anhaften, in einer Trommelreinigungseinrichtung (18) mit Reinwasser, welches aus einer Einspritzdüse eingespritzt wird, auswäscht,

j) die gereinigten Harzperlen in einem Schlammvorratsbehälter (19) bei einer Temperatur unterhalb von 15ºC lagert, während man sie rührt,

k) das Wasser und/oder die Feuchtigkeit aus den Perlen unter Verwendung einer Zentrifuge (20) und/oder eines Entfeuchters (21) entfernt und

l) die Perlen bei einer Temperatur unterhalb von 30ºC in einem Heißlufttrockner (22) unter Verwendung von heißer Luft entfeuchtet und/oder trocknet.