NO146639B - Fremgangsmaate for fjerning av vinylklorid fra polyvinylkloridholdige latekser - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for rensing av polyvinylklorid. Mer spesielt omhandler den en rask og billig metode til fjerning av vinylklorid fra polyvinylkloridholdige latekser. Når vinylklorid polymeriseres i vandig medium ved suspensjon- eller emulsjon-polymerisasjon, får man en lateks som inneholder fra 5-50 vekt-% polyvinylklorid og opptil 10 vekt-% gjenværende vinylklorid. Lateksen blir oppvarmet under nedsatt trykk ved ca. 65°C for å fjerne mesteparten av uomsatt monomer. Vanligvis reduserer denne destillasjon monomerinnholdet i lateksen til ca. 1000 til 50.000 vektdeler vinylklorid/million vektdeler lateks. Videre bearbeiding av lateksen gir tørre pro-dukter som inneholder 500 ppm eller mer monomer.

I lys av de senere sikkerhetsforskrifter som krever at mengden vinylklorid i polyvinylkloridet og i luften som arbeid-erne puster i skal holdes på et meget lavt nivå, er det nødven-dig at monomerinnholdet i lateksen reduseres tilstrekkelig til å oppfylle disse krav.

En rekke fremgangsmåter til å fjerne gjenværende monomer fra polyvinylkloridlateks er foreslått, men ingen har vist seg helt tilfredsstillende. Metoder som består i å oppvarme lateksens temperaturer over 65°C eller utsette dem for høye skjærkrefter er effektive til å redusere vinylkloridinnholdet til lave nivåer, men har uheldig virkning på stabiliteten og filtreringsevnen for lateksen og egenskapene for det tørkede produkt. Videre skaper oppskummingen,som ofte forekommer ved høy temperatur, store behandlingsproblemer. Andre metoder som f.eks. gjennom-blåsing med inertgass eller lavtemperaturdestillasjon, vil enten ikke redusere monomerinnholdet tilstrekkelig eller virke for langsomt til å kunne gjennomføres i teknisk målestokk.

I henhold til foreliggende oppfinnelse foreslås en for-bedret fremgangsmåte for fjerning av restmonomer fra polyvinyl-kloridlatekser. Fremgangsmåten reduserer hurtig vinylkloridinnholdet i lateksen uten innvirkning på lateksens stabilitet eller andre egenskaper for det tørkede produkt. Til forskjell fra mange av de tidligere kjente monomerfjerningsmetoder vil foreliggende oppfinnelses fremgangsmåte ikke destabilisere lateksen ved å forandre partikkelstørrelse-fordelingen for polyvinylkloridet og har derfor ingen uheldig innvirkning på lateksens filtreringsevne eller på håndterings- og tørkeegenskapene for den fuktige polymerkake.

Foreliggende oppfinnelse angår således en fremgangsmåte for fjerning av vinylklorid fra en lateks som inneholder fra 1000 til 50.000 vektdeler vinylklorid/mill. vektdeler lateks og fra 5-50 vekt-% polymer av polyvinylklorid eller kopolymer av vinylklorid med minst en kopolymeriserbar monomer, hvor polymeren finnes i lateksen som partikler i området ved 0,01 til 2 ym, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved den kombinasjon at

a) man holder lateksen ved en temperatur på 20-70°C,

b) fører en strøm av lateks gjennom en hurtigroterende perforert skive som danner en fin dusj av mikrodråper av

lateksen

c) fører dusjen inn i et vakuumkammer som holdes ved et trykk på under 400 torr og d) utvinner en lateks med redusert vinylkloridinnhold fra sugekammeret.

De beste resultater oppnås med en fin dusj av lateks-mikrodråper inneholdende 15 til 30 vekt-% vinylklorid ved en temperatur på 40-60°C og under utluftning ved trykk på under 100 torr.

Metoden kan utføres i en hvilket som helst egnet appara-tur hvor lateksen kan forstøves eller sprøytes ut uten å ut-settes for høye skjærkrefter og de dannede dråpene kan utluftes hurtig i vakuum ved relativt lav temperatur. For eksempel er metoden gjennomført med hell i et lufteanlegg av typen "Fryma Vacuum De-Aeration Unit" som markedsføres av Fryma Maschinen AG. Apparaturen består av et lukket kammer som kan påsettes vakuum, et vakuumsystem forbundet med kammeret og i toppen av kammeret et fordelingssystem som består av en perforert skive som kan roteres hurtig og hvorigjennom lateksen kan innføres i det lukkede kammer. Hullene i skiven kan være 0,1 til 3 mm i diameter og fortrinnsvis 0,5 til 1,5 mm.

Ved praktisk utførelse av oppfinnelsen innmates polyvinylkloridlateks med ønsket temperatur i utluftningsanleggets

fordelingssystem. Ved å passere den hurtigroterende skiven for-støves en lateksstrøm under lave skjærkrefter. Den dannede fine dusj av ørsmå lateksdråper utluftes ettersom "den faller gjennom det evakuerte kammer, hvorved gassformet vinylklorid skilles fra lateksen. Lateks som er behandlet på denne måten kan tappes ut av apparatet og behandles videre eller resirkuleres gjennom apparatet til monomerinnholdet når ønsket nivå. Lateksen føres med fordel gjennom en kolloidmølle før den tilføres utluftnings-enhetens fordelingssystem.

Den mengde monomer som tas ut av lateksen ved denne vakuumutluftningsmetode avhenger av slike faktorer som lateksens sammensetning, dens temperatur og innmatningshastigheten, den perforerte skives kapasitet og vakuumet i kammeret. Den kombinasjon av de variable som vil gi de beste resultater for hver lateks og hver type vakuumenhet kan finnes på enkel måte ved å utføre noen forutgående eksperimenter.

I foreliggende betydning omfatter uttrykket "polyvinylklorid" både høymolekylære homopolymere av vinylklorid og høy-molekylære kopolymere fremstilt ved kopolymerisasjon av vinylklorid med vann-uoppløselige, etylenisk umettede monomere som kan kopolymeriseres med vinylklorid. Egnede kopolymere er vinyl-acetat, vinylpropionat, vinylstearat, vinylbenzoat, styren, etylen, propylen, isobutylen, metylmetakrylat, etylakrylat, akrylsyre, akrylamid, akrylnitril, metakrylnitril, vinyliden-klorid, dialkylfumarater og maleater, vinyletere, triallylcyan-urat og liknende. Når en eller flere av disse komonomere brukes, inneholder monomerkomponenten minst 70% og fortrinnsvis 80-90% vinylklorid.

Polyvinylkloridlateks som behandles i henhold til opp-finnelsens metode for fjerning av gjenværende vinylklorid kan fremstilles ved kjent suspensjon- eller emulsjon-polymerisasjon. Ved suspensjonspolymerisasjon blir den monomere suspendert i vann med et suspensjonsmiddel og under røring. Polymerisasjonen startes med en egnet fri radikal-avgivende polymerisasjons-initiator som lauroylperoksyd, benzoylperoksyd, diisopropyl peroksydikarbonat, di-2-etylheksyl-perdikarbonat, tertbutyl-peroksypivalat, azobisisobutyronitril, azobis-2,4-dimetylvalero-nitril og blandinger av disse. Egnede suspensjonsmidler er metylcellulose, hydroksymetylcellulose, hydroksyetylcellulose, hydrolysert polyvinylåcetat, gelatin, metylvinyleter-maleinan-hydrid-kopolymere og liknende. Ved emulsjonspolymerisasjon kan polymerisasjonsinitia1:oren være hydrogenperoksyd, et anorganisk peroksyd, et persulfat eller et redox-system. Overflateaktive midler som alkylsulfater, alkansulfonater, alkylarylsulfonater og fettsyresåper brukes som emulgatorer i disse prosesser. Lateksen som fremstilles oppvarmes i vakuum til 65°C for å fjerne mesteparten av uomsatt monomere. Den dannede destillasjonsbe-handlede lateks inneholder 5-50% og fortrinnsvis 15-30 vekt-% polyvinylklorid som partikler i størrelsesorden 0,01 til 2 ym,og dessuten fra ca. 1000 til 50.000 ppm vinylklorid. Etter å ha fjernet vinylklorid i henhold til oppfinnel-sens fremgangsmåte kan lateksen avvannes f.eks. på et roterende trommelfilter og tørkes eller kan sprøytetørkes. Polyvinylklorid fremstilt pa denne måten inneholder mindre enn 50 ppm og oftest mindre enn 10 ppm vinylklorid. Den kan bearbeides videre uten helsefare.

Oppfinnelsen skal illustreres ytterligere i de følgende eksempler.

Eksempel 1

A. En vandig dispersjon som inneholder vinylklorid, en blanding av lauroyl peroksyd og di-2-etylheksy1 peroksydikarbonat som initiator, samt<1>metylcellulose som suspensjonsmiddel ble homogenisert og polymerisert til en lateks bestående av polyvinylkloridpartikler i størrelsesområdet 0,01 til 2 um. Polyvinylkloridinnholdet i lateksen var ca. 30%. Den ble oppvarmet under vakuum ved under 65°C for å redusere vinylkloridinnholdet til under 15.000 deler/million deler lateks.

B. Porsjoner av en lateks fremstilt som angitt i eksempel IA og inneholdende 8800 ppm vinylklorid ble oppvarmet og innmatet gjennom en roterende perforert skive med 1,5 mm hull og inn i vakuumkammeret i en Fryma Vacuum De-Aeration Unit(Modell VE V).Under avsugingen ble kammeret holdt ved et trykk på 80 torr. Den behandlede lateks ble analysert for å finne monomerinnholdet. En del av porsjonene av behandlet lateks ble resirkulert gjennom vakuumenheten. Temperatur, innmatningshastighet og resultater fremgår av tabell I.

Vinylkloridet som ble opparbeidet fra lateksen ble fjernet fra kammeret gjennom vakuumsysternet ot utvunnet.

Den behandlede lateks ble tappet av fra kammeret og filtrert. Man fikk ingen skumming under filtreringstrinnet. Avsugningen hadde ingen uheldig innvirkning på filtreringsevnen for lateksen. Etter tørking inneholdt produktet mindre enn 10 ppm vinylklorid.

Eksempel 2.

Man gjentok fremgangsmåten i eksempel IB med lateks som inneholdt 13-9 30 ppm vinylklorid. Temperaturene som lateks-porsjonene ble oppvarmet til, innmatingshastigheten i vakuumkammeret og resultatene finnes i tabell I.

Den behandlede lateks ble tappet av fra kammeret og filtrert. Produktet inneholdt etter tørking mindre enn 10 ppm vinylklorid.

Eksempel 3.

Porsjoner av lateks fremstilt som beskrevet i eksempel IA ble oppvarmet til 60°C, ført gjennom en kolloidmølle og innmatet med en hastighet på 850 kg/t gjennom en roterende perforert skive med 0,5 mm hull inn i et evakuert kammer i en Fryma Vacuum De-Aeration Unit. Under avsugingen ble kammeret holdt ved et trykk på 80 torr. Porsjonene av behandlet lateks ble analysert for å finne monomerinnholdet og resirkulert gjennom kolloid-møllen og vakuumapparatet. Resultatene fremgår av tabell II.

Eksempel 4■

En lateks fremstilt som beskrevet i eksempel IA ble oppvarmet ved 60°C, ført gjennom en kolloidmølle og innmatet i en mengde på 850 kg/t gjennom en roterende perforert skive med 0,5 mm hull og inn i vakuumkammeret i Fryma Vacuum De-Aeration Unit. Under avsugingen ble kammeret holdt ved et trykk på 80 torr. Lateksen ble kontinuerlig resirkulert gjennom kolloid-møllen og vakuumanlegget i to timer som tilsvarte ca. 10,4 passeringer gjennom enheten. Under behandlingen ble prøver av lateksen tatt ut med mellomrom og analysert for å finne monomerinnholdet. Resultatene fremgår av tabell III.

Eksempel 5

Man oppvarmer en lateks fremstilt som angitt i eksempel IA til 47,5°C og matet den med midlere strømningshastighet på 410 kg/time gjennom en roterende perforert skive med hull med 1,0 mm og inn i sugekammeret i en Fryma Vacuum De-Aeration Unit (Model LVC) . Under 'avsugingen holdt man en temperatur på 47,5°C og et trykk på 285 torr. Man tok periodevis prøver og analyserte monomerinnholdet. Resultatene fremgår av tabell IV.

Det utskilte vinylklorid ble tappet av fra kammeret gjennom vakuumsystemet og opparbeidet. Den behandlede lateks ble tappet av, filtrert og tørket. Man fikk ingen oppskumming under filtreringstrinnet, avsugingen hadde ingen uheldig innvirkning på lateksens filtreringsevne. Det tørkede produkt inneholdt mindre enn 10 ppm vinylklorid.

Eksempel 6

Man oppvarmet en lateks fremstilt som angitt i eksempel

IA til 26,5°C og innmatet:denne ved midlere strømningshastighet på 410 kg/time med en roterende perforert skive med 1,0 mm hull og inn i sugekammeret i en Fryma Vacuum De-Aeration Unit, som ble holdt ved et trykk på 20 torr. Man tok ut prøver med mellomrom og analyserte monomerinnholdet. Resultatene finner man i tabell V.

Vinylkloridet som ble skilt fra lateksen ble fjernet fra kammeret gjennom vakuumsystemet og gjenvunnet.

Den behandlede lateks ble tappet av, filtrert og tørket. Vakuumavsugingen dannet ingen filtreringsvanskeligheter eller oppskumming. Det tørkede produkt inneholdt under 50 ppm vinylklorid .

Eksempel 7

Man oppvarmet en lateks fremstilt som beskrevet i eksempel IA til 43,5 til 47,5°C, og tilførte den med midlere strømnings-hastighet på 120 kg/time gjennom den roterende perforerte skive, som hadde hull på 1,5 mm, og inn i sugekammeret i en Fryma Vacuum De-Aeration Unit som ble holdt ved et trykk på 350 torr. Den behandlede lateks ble kontinuerlig resirkulert gjennom anlegget med en peristaltisk pumpe. Man tok prøver med mellomrom og analyserte monomerinnholdet. Resultatene fremgår av tabell VI.

Vinylkloridet som ble utskilt fra lateksen ble fjernet fra . kammeret gjennom vakuumsystemet og gjenvunnet.

Den behandlede lateks ble filtrert og tørket. Man fikk ingen skumming under filtreringstrinnet og avsugingen hadde ingen uheldig innvirkning på lateksens filtreringsevne. Det tørkede produkt inneholdt mindre enn 10 ppm vinylklorid.

Sammenlikningseksempel.

Man lot latekser fremstilt som beskrevet i eksempel IA gjennomgå monomerfjerning-teknikker som bygger på behandling under lavt skjærmoment. De anvendte fremgangsmåter og de behandlede lateksenes monomerinnhold fremgår av tabell VII.

Av tallene i tabell VII ser man at vakuumavsugingsmetoden i henhold til eksempel 7 fjerner vinylklorid fra lateksen mye raskere enn spyling med nitrogen i mengder på opptil 25 m 3/time og hurtigere enn ved lavtemperatur-destillasjon eller en kombinasjon av nitrogenspyling og lavtemperatur-destillasjon.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fjerning av vinylklorid fra en lateks som inneholder fra 1000 til 50.000 vektdeler vinylklorid/ mill. vektdeler lateks og fra 5-50 vekt-% polymer av polyvinylklorid eller kopolymer av vinylklorid med minst en kopolymeriserbar monomer, hvor polymeren finnes i lateksen som partikler i området ved 0,01 til 2 ym, karakterisert ved den kombinasjon at a) man holder lateksen ved en temperatur på 20-70°C, b) fører en strøm av lateks gjennom en hurtigroterende perforert skive som danner en fin dusj av mikrodråper av lateksen c) fører dusjen inn i et vakuumkammer som holdes ved et trykk på under 4 00 torr og d) utvinner en lateks med redusert vinylkloridinnhold fra sugekammeret.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at lateksen under trinn a) holdes en temperatur på 4 0-6 0°C.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at sugekammeret under trinn c) holdes ved et trykk på under 100 torr.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det anvendes en perforert skive, som lateksen føres gjennom, som har et hull med diameter på 0,5 til 1,5 mm.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at lateksstrømmen går gjennom en kolloidmølle før den passerer den hurtig roterende perforerte skive som danner en fin dusj av ørsmå latekspartik-ler.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved den kombinasjon at a) lateksen holdes ved en temperatur på 40-60°C, b) lateksen passerer en kolloidmølle, c) lateksen føres gjennom en hurtig roterende perforert skive forsynt med hull med diameter på 0,5 til 1,5 mm under dannelsen av en dusj av ørsmå lateksdråper, d) Dusjen føres inn i et sugekammer som holdes ved et trykk på under 2 00 torr og e) Det utvinnes en lateks med redusert vinylkloridinnhold fra sugekammeret.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at sugekammeret holdes ved et trykk på under 100 torr.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at det anvendes en perforert skive, som lateksen føres gjennom, som,har hull med diameter ca. 5 mm.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at lateksen som utvinnes i trinn e) resirkuleres til trinn a), og trinn b), c), d) og e) gjen-tas til lateksens vinylkloridinnhold har nådd ønsket nivå.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det anvendes en lateks som inneholder 15-30 vekt-% polyvinylklorid.