Способ удаления летучих компонентов из эластомерсодержащих сред и предназначенные для этого устройства дегазации - RU2015147192A
Код документа: RU2015147192A
Формула
1. Устройство, содержащее по меньшей мере один экструдер, который содержит по меньшей мере:
• один корпус и n отверстий Bn корпуса с соответствующими диаметрами Dn отверстий, где n - целое число от 2 до 16, особенно предпочтительно от 2 до 12, еще более предпочтительно от 2 до 8 и наиболее предпочтительно 2, причем отверстия корпуса являются взаимопроникающими и расположены преимущественно параллельно;
• n вращаемых преимущественно в одном направлении валов Wn, каждый из которых концентрически расположен в одном из отверстий Bn корпуса, имеет ось An вращения и оснащен по меньшей мере одним обрабатывающим элементом, профиль сечения которого имеет в направлении окружности
- m относительных максимумов Rmmax nотносительно радиального расширения профиля сечения обрабатывающего элемента до оси An вращения вала Wn, где m - целое число от 1 до 16, предпочтительно от 1 до 8, особенно предпочтительно 1, 2, 3 или 4, еще более предпочтительно 1, 2 или 3 и наиболее предпочтительно 2 или 3, при этом по меньшей мере один относительный максимум Rmmax n является абсолютным максимумом радиального расширения Rmax n относительно радиального расширения профиля сечения обрабатывающего элемента до оси An вращения вала Wn, причем для Rmax n справедливо, что
Rmax n<=(Dn/2);
• по меньшей мере одну зону подачи;
• одну или несколько зон дегазации, каждая из которых содержит по меньшей мере одно отверстие для выхода газов, предназначенное для выпуска летучих компонентов из эластомерсодержащей среды, находящейся в экструдере;
• по меньшей мере одну разгрузочную зону;
при этом экструдер в качестве обрабатывающих элементов содержит шнековые элементы SE, выполненные таким образом, что выполнено, по меньшей мере, следующее условие:
S1) свободное расстояние ASE между профилями шнековых элементов двух вращаемых валов, каждый из которых концентрически расположен в соседних взаимопроникающих отверстиях Bn и Bn+1 корпуса, составляет в профиле сечения при одном одинаково направленном повороте валов на 360°
i) от 0,001 до 0,2 AD, где AD - расстояние между осями вращения двух соседних вращаемых валов;
ii) и имеет по меньшей мере один абсолютный минимум AminSE и один абсолютный максимум AmaxSE, при этом AmaxSE≥1,5 AminSE, предпочтительно ≥5,0 AminSE и особенно предпочтительно ≥10,0 AminSE.
2. Устройство дегазации по п. 1, отличающееся тем, что шнековые элементы SE дополнительно отвечают следующему условию:
S2) профиль сечения шнековых элементов относительно радиального расширения кривой профиля имеет по меньшей мере один абсолютный максимум Rmax n, для которого справедливо следующее:
0,420 Dnmax n<0,496 Dn, предпочтительно 0,420 Dnmax n<0,490 Dn, предпочтительно 0,430 Dnmax n<0,485 Dn, особенно предпочтительно 0,440 Dnmax n<0,482 Dn и наиболее предпочтительно 0,450 Dnmax n<0,480 Dn.
3. Устройство дегазации по п. 1 или 2, отличающееся тем, что шнековые элементы SE в модульном исполнении состоят из основного вала и шнековых элементов, имеющих приемное отверстие для основных валов, либо изготовлены в виде шнеков в монолитном исполнении или в виде шнековых валов, которые состоят из отдельных сегментов в монолитном исполнении.
4. Устройство дегазации по пп. 1-3, отличающееся тем, что в качестве экструдеров применяются двухвальные экструдеры, планетарно-вальцовые экструдеры или кольцевые экструдеры, предпочтительно двухвальные экструдеры или кольцевые экструдеры, наиболее предпочтительно двухвальные экструдеры.
5. Устройство дегазации по одному из пп. 1-4, отличающееся тем, что экструдер устройства дегазации имеет по меньшей мере одну зону диспергирования.
6. Устройство дегазации по одному из пп. 1-6, отличающееся тем, что в направлении подачи экструдера (14) последняя зона дегазации экструдера, а предпочтительно все зоны дегазации оснащены шнековыми элементами SE.
7. Устройство дегазации по одному из пп. 1-6, отличающееся тем, что количество зон дегазации составляет от 1 до 20, предпочтительно от 1 до 10 и особенно предпочтительно от 2 до 8.
8. Устройство дегазации по одному из пп. 1-7, отличающееся тем, что по меньшей мере одна зона дегазации расположена в направлении подачи экструдера (14) перед зоной (4) подачи.
9. Устройство дегазации по одному из пп. 1-8, отличающееся тем, что отверстия (16) для выхода газов и раструбы (17) для выхода газов выполнены так, что они эффективно предотвращают или сокращают выход эластомерсодержащей среды и, в частности, содержат одно- или многовальные, в частности двухвальные блокировочные шнеки, установленные в отверстиях для выхода газов и приводимые в движение в направлении экструдера, или ролики или ремни, расположенные на внутренней стороне отверстий для выхода газов для перемещения эластомерсодержащей среды или продукта обратно в экструдер.
10. Устройство дегазации по одному из пп. 1-9, отличающееся тем, что на отверстиях (15) для выхода газов нанесены покрытия, снижающие или предотвращающие налипание материала на поверхность.
11. Устройство дегазации по одному из пп. 1-10, отличающееся тем, что перед зонами дегазации в направлении подачи экструдера по меньшей мере частично установлены элементы понижения давления, в частности вращающиеся или неподвижные перфорированные пластины.
12. Устройство дегазации по п. 11, отличающееся тем, что перфорированные пластины выполнены из нескольких частей, предпочтительно из двух частей таким образом, что их можно извлекать из корпуса (21), не снимая валов.
13. Устройство дегазации по одному из пп. 1-12, отличающееся тем, что в экструдере выполнено одно или несколько отверстий подачи для подачи присадок.
14. Устройство дегазации по п. 13, отличающееся тем, что шнековые элементы SE являются двухходовыми или трехходовыми.
15. Устройство дегазации по одному из пп. 1-14, отличающееся тем, что шнековые элементы SE являются несимметричными или симметричными.
16. Устройство дегазации по одному из пп. 1-15, отличающееся тем, что шнековые элементы SE выполнены из сталей, в частности из азотированных сталей, хромистых, инструментальных или высококачественных сталей, либо из металлических композитных материалов, изготовленных методом порошковой металлургии, на основе железа, никеля или кобальта.
17. Устройство дегазации по одному из пп. 1-16, отличающееся тем, что перед экструдером (3) расположен предварительный экструдер (2) или предварительный смеситель, выполненные в виде дегазирующего экструдера или дегазирующего смесителя соответственно.
18. Устройство дегазации по п. 17, отличающееся тем, что передаточная зона (12), соединяющая дегазирующий предварительный экструдер или дегазирующий предварительный смеситель и экструдер (3), содержит по меньшей мере один, предпочтительно ровно один элемент понижения давления, в частности перфорированные пластины.
19. Устройство дегазации по одному из пп. 1-18, отличающееся тем, что в передаточной зоне (12) расположено по меньшей мере одно устройство регулирования давления, например, дроссель.
20. Устройство дегазации по одному из пп. 1-19, отличающееся тем, что в направлении выше по потоку предусмотрено одно или несколько дополнительных устройств обогащения.
21. Способ удаления летучих соединений из эластомерсодержащей среды (EM), которая содержит по меньшей мере один эластомер и по меньшей мере одно летучее соединение, включающий по меньшей мере следующие этапы:
a) подачу эластомерсодержащей среды (EM) в устройство дегазации по одному из пп. 1-20, при этом оно работает так, что летучие соединения удаляют из эластомерсодержащей среды (EM) через отверстия для выхода газов устройства дегазации, и, таким образом, содержание летучих соединений в эластомерсодержащей среде (EM) уменьшается, и при выгрузке из устройства дегазации полимер выходит из эластомерсодержащей среды в виде продукта P, который уже имеет меньшее содержание летучих соединений, чем подаваемая в устройство дегазации эластомерсодержащая среда (EM), и имеет предпочтительно общее содержание летучих соединений 1 вес.% или менее, предпочтительно 0,5 вес.% или менее, особенно предпочтительно 0,1 вес.% или менее исходя из массы эластомера.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что эластомерсодержащая среда (EM) содержит по меньшей мере один натуральный или синтетический эластомер, который предпочтительно имеет средневесовой молекулярный вес более 2000 г/моль, особенно предпочтительно более 5000 г/моль и наиболее предпочтительно от 20 000 до 2 000 000 г/моль.
23. Способ по п. 21 или 22, отличающийся тем, что в эластомерсодержащей среде (EM) применяют бутадиен-стирольные каучуки, например растворенный бутадиен-стирольный каучук (SSBR) или эмульгированный бутадиен-стирольный каучук (ESBR), натуральные каучуки (NR), бутадиеновые каучуки (BR), например неодим-бутадиеновый каучук (NdBR), литий-бутадиеновый каучук (LiBR) и кобальт-бутадиеновый каучук (CoBR), изопреновые каучуки (IR), этилен-пропилен-диеновые каучуки, например этилен-пропилен-диеновые (класса M) каучуки (EPDM), этилен-пропиленовые каучуки, нитрильные каучуки, например акрилонитрил-бутадиеновые каучуки (NBR), гидрированные нитрильные каучуки (HNBR), бутилкаучуки, например изобутен-изопреновый каучук (IIR), галобутиловые каучуки, например хлорбутиловый каучук (CIIR) и бромбутиловый каучук (BIIR), или изготовленные из галобутиловых каучуков путем обмена с аминами или фосфинами иономеры, преимущественно такие, которые получают путем обмена BIIR с третичными фосфинами, хлоропреновые каучуки (CR), этилен-винилацетатные каучуки (EVA и EVM), полиуретановые каучуки, гуттаперчу, фторсодержащие каучуки, силиконовые каучуки, сульфидные каучуки, хлорсульфонил-полиэтиленовые каучуки, а также произвольные смеси названных эластомеров.
24. Способ по одному из пп. 21-23, отличающийся тем, что эластомерсодержащая среда (EM) содержит бутилкаучук и/или галогенированные бутилкаучуки.
25. Способ по одному из пп. 21-24, отличающийся тем, что эластомерсодержащую среду (EM) применяют в виде суспензий, паст, расплавов, растворов, комковатых твердых масс или смесей указанных применяемых форм.
26. Способ по одному из пп. 21-25, отличающийся тем, что эластомерсодержащая среда (EM) содержит от 3 до 98 вес.% эластомера и от 2 до 97 вес.% летучих соединений, в частности органического растворителя или органического растворителя и воды, при этом упомянутые компоненты составляют от 90 до 100 вес.%, предпочтительно от 95 до 100 вес.%, от общего веса эластомерсодержащей среды (EM).
27. Способ по одному из пп. 21-26, отличающийся тем, что давление в отверстиях (16) для выхода газов и раструбах (17) для выхода газов составляет от 1 гПа до 2000 гПа.
28. Способ по одному из пп. 21-27, отличающийся тем, что в экструдер устройства дегазации или в предварительный экструдер или предварительный смеситель подают разделяющие агенты.
29. Применение экструдеров, которые в качестве обрабатывающих элементов содержат шнековые элементы SE, выполненные таким образом, что соблюдено, по меньшей мере, следующее условие:
S1) свободное расстояние ASE между профилями шнековых элементов двух вращаемых валов, каждый из которых концентрически расположен в соседних взаимопроникающих отверстиях Bn и Bn+1 корпуса, составляет в профиле сечения при одном одинаково направленном повороте валов на 360°
i) от 0,001 до 0,2 AD, где AD - расстояние между осями вращения двух соседних вращаемых валов;
ii) и имеет по меньшей мере один абсолютный минимум AminSE и один абсолютный максимум AmaxSE, при этом AmaxSE≥1,5 AminSE, предпочтительно ≥5,0 AminSE и особенно предпочтительно ≥10,0 AminSE; для дегазации эластомерсодержащих сред.
