DE2352999A1

DE2352999A1 - Verfahren und vorrichtung zum einfuehren geschmolzener additive in eine heisse polyolefin-schmelze

Info

Publication number: DE2352999A1
Application number: DE19732352999
Authority: DE
Inventors: Murray Nadler
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1971-10-07
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1975-04-30
Also published as: BE806648A; US3786018A

Description

RECHTSANWALT!

DR. JUR. DIPUCHEM. WALTER UM

ALFRED HOrP.-EN.€R _ P/MZ

DR. JUR. OiPL-CHLM. ! !.-J. WOLFF ^/ΆΔ ·

DR. JUR. HAHS :.-A BEiL ·. 22. Okt. 1973

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Unsere Nr. 18

Esso Research and Engineering Company • Linden, N.J.,-V.St.A.Verfahren und Vorrichtung zum Einführen geschmolzener Additive in eine heiße Polyolefin-Schmelze

Vorliegende Erfindung betrifft die Einführung von geschmolzenen Additiven in geschmolzene Polyolefine, insbesondere die Einführung geschmolzener Additive in geschmolzenes Polyäthylen unter Druck, während der Druck des geschmolzenen Polyäthylens vermindert wird.

Bis jetzt bestand die Praxis, Additive in Polyäthylen geringer Dichte und hoher optischer Qualität einzuverleiben, darin, daß man die Polyäthylen-Granalien aus Heißschmelzextrudern mit einer geringen Menge von Granalien der Additiv-Grundmischung vermischte und das Gemisch der Granalien in einem Banbury-Miseher, einem kontinuierlichen Farrel-Mischer, einem Homogenisierungs-

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extruder oder in anderen Mischvorrichtungen für Kunst·^ stoffe, die die Additive in die Polyäthylen-Granalien intensiv einarbeiteten, zu homogenisieren. Dies ist zwar zur Herstellung von Kuststoffolien hoher optischer Qualität erforderlich, bringt jedoch aufwendige und kostspielige Arbeitsgänge mit sich.

Gemäß vorliegender Erfindung wird ein neues und unerwartetes Ergebnis erhalten, wenn man das Additiv in das geschmolzene Polyolefin einführt, während dessen Druck vermindert wird.

Das erfindungegemäße Verfahren dient zur Herstellung von Polyolefinen, wie z.B. Polyäthylen, mit einem Gehalt an Additiven, welche dem Polyolefin gute optische Eigenschaften verleihen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die geschmolzenen Additive in die heiße Schmelze des Polyolefins unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck eingeführt, wobei die Temperatur und der Druck von einem Bereich von etwa 281 bis 352 kg/cm auf annähernd Atmosphärendruck bzw. von etwa 232° bis 3l6°C auf etwa 177° bis etwa 288°C erniedrigt werden. In diesem besonderen Arbeitsgang, werden die geschmolzenen Additive in die heiße Polyolefin-Schmelze eingeführt, während der Druck und die Temperatur vermindert werden, wodurch das geschmolzene Additiv in der heißen Schmelze homogenisiert wird, und ein Polyolefin mit verbesserten optischen Eigenschaften erhalten wird; das geschmolzene Additiv wird auf ein Signal vom Reaktor hin und gemäß der Herstellungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Polyolefins eingeführt. Die Erfindung findet besondere Anwendung für Polyäthylen geringer Dichte.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung^ welche ein Pließdiagramm einer bevorzugten Ausführungs-

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form darstellt, näher erläutert.

In der Zeichnung bezeichnet 11 einen Hochdruckabscheider eines Polyäthylenreäktionssystems, welcher.bei einem Druck von etwa 281 bis M2 kg/cm² arbeitet und der das aus dem Reaktor tretende Produkt, wie z.B. Polyäthylen, durch die Leitung 12, welche durch das Ventil 13 gesteuert wird, erhält. Die Leitung 12 erhält das geschmolzene Polyäthylen direkt von den Reaktorschlangen oder dem Autoklaven, z.B. bei einem Hochdruck-Polyäthylenverfahren, bei dem Polyäthylen geringer Dichte hergestellt wird. In den Rr>ch-

2 druckabscheiderη wird der Druck auf etwa 28l bis HU2 kg/cm herabgesetzt, und das rückgeführte Gas wird durch Leitung 14 entfernt, um zu dem Beschickungsstrom zurückzukehren. Das geschmolzene Polymer wird durch Leitung 15 in eine Kühlvorrichtung 16 abgezogen, durch welche eine Kühlflüssigkeit, wie z.B. Wasser, durch die Leitungen 17 und 18 zur Herabsetzung der Temperatur zirkuliert. Diese Temperaturverminderung war in bisherigen Verfahren nicht erforderlich, sie ist jedoch bei diesem Additiv-Misehverfahren insofern von Vorteil, als die thermische Zersetzung der wärmeempfindliehen Additive herabgesetzt , wird» und die Wirksamkeit des Vermischens in Folge ansteigender. Schmelzviskosität erhöht wird.Das gekühlte Polyäthylen tritt aus der Kühlvorrichtung 16 durch die Leitung 19 aus und vereinigt sich mit einer Additiv-Qrundmischung in geschmolzeneni Zustand, welche durch' die Leitung 2o, die eine darin befindliche Pumpe. 21. aufweist, eingeführt wird; die Pumpe 21 wird durch Dampf oder Elektrizität durch die Leitung 22 gesteuert. Durch Ho ist eine Kontrollvorrichtung oder ein Ventil 23 mit einer Fließgeschwindigkeits-Anzeigevorrichtung ftl in Leitung 12 verbunden, welche ihrerseits den Zufluß des Additivs in Übereinstimmung mit der-"Herstellung»--

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geschwindigkeit des Reaktorprodukts, das durch Leitung 12 hindurch strömt, steuert.

Das geschmolzene Polyäthylen in Leitung 19 im Gemisch mit der durch Leitung 2o eingeführten geschmolzenen Additiv-Grundmischung fließt durch Leitung 24 in einen Intensivmischer (line mixer) 25, wo es sorgfältig gemischt wird. Das hauptsächlichste Vermischen erfolgt jedoch auf Grund des Ventils 26, welches den Druck von etwa 281 bis M 2.

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kg/cm auf etwa Atmosphärendruck, d.h. von etwa Atmos-* phärendruck bis etwa 2,o8 oder 2,44 kg/cm , erniedrigt. Dieses Ventil kann speziell ausgebildet werden, um ein-. Maximum der erhältlichen potentiellen Druckenergie- in Scherarbeit umzuwandeln, um ein gutes Einmischen der Additive in das Polymere zu begünstigen. Auf alle Fälle wird durch die Druckverminderung'die Additiv-Grundmischung in geschmolzenem Zustand enthaltenden Polyäthylen in Folge des Druckdifferent'ials eine homogene Mischung erhalten, die durch Leitung 27 in eine Kühlvorrichtung 28 mit Leitungen 29 und 3o, durch die Kühlflüssigkeiten, wie z.B. Wasser zirkulieren, fließt. Dieses Kühlen ist vorteilhaft, indem es VerdampfungsVerluste an Additiven in den nachfolgenden Verfahrensstufen vermindert.

Das gekühlte, homogen vermischte Polyäthylen mit den: Additiven von guten optischen Eigenschaften tritt durch Leitung 31 in einen Niederdruckabscheider 32 aus, von wo die Restgase (purge gas) durch Leitung 33 abgezogen werden. Das Homogen vermischte Polyäthylen tritt durch die Öffnung 34 in einen Heißschmelzextruder 35 ein und wird nochmals gemischt, bevor es in Form von Granalien durch die Leitung 36 austritt.

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Aus der vorgehenden, an Hand der Zeichnung getroffenen Beschreibung geht hervor, daß ein einfaches, leicht anpaßbares Verfahren zur homogenen Einmischung von Additiv-Grundmischungen in Polyäthylen zu Verfügung gestellt wird, wobei man das Druckdifferential zwischen dem Hochdruckabscheider und dem Niederdruckabscheider bei einem Hochdruck-Polyäthylensystem zu Nutze macht.

Beispiele für geeignete Additive sind: 2,6-ditert. -Butyl-*}-methyl-phenol, Kieselsäure, Erukasäureamid, Stearinsäureamid, Oleinsäureamid und dergleichen. Es können jedoch auch andere Additive in gleicher Weise benutzt werden. Auch die Grundmischungen können «Τοηςί, Kieselsäure, Erukasäureamid und Polyäthylen enthalten. Falls gewünscht, können auch hierbei andere Additive verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung ist insofern vorteilhaft, als ein Verfahren zur Herstellung von Polyäthylen guter optischer Eigenschaften zur Verfügung gestellt wird, bei dem keine kostspieligen besonderen Ausrüstungen oder Arbeitsgänge erforderlich sind, da der Druckabfall vom Hochdruckabscheider zum Niederdruckabscheider benutzt wird, um das Vermischen zu bewirken. Dies ist neu und nicht naheliegend. :

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Claims

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Patentansprüche:

\.y Verfahren zum Einführen von geschmolzenen Additiven in eine heiße, unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck stehende Polyolefin-Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur von etwa 232° bis etwa 3l6°C auf etwa 177° bis etwa 288⁰C und den Druck von etwa 281 bis 442 kg/cm auf etwa Atmosphärendruck erniedrigt und in die heiße Polyolefin-Schmelze während der Druck- und Temperaturerniedrigung die geschmolzenen Additive einführt.
2.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß man als Polyolefin ein BzLyäthylen niederer Dichte verwendet.
3.) Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-' zeichnet, daß man die Temperatur von etwa 282°C auf etwa 2o4°C und den Druck von etwa 316 kg/cm auf etwa

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o,35 kg/cm erniedrigt.
4.) Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man als geschmolzenes Additiv eine Additiv-Grundmischung verwendet, welche 2,6-ditert.-Butyl-4-methyl-phenol, Kieselsäure, Erukasäureamid und Polyäthylen enthält.·
5.) Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Additiv und die heiße Polyolefin-Schmelze vor und nach· dem Vermischen gekühlt werden.

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6.) Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Additiv und.das geschmolzene Polyolefin nach dem Vermischen gekühlt und sodann extrudiert werden.
7.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch „1 bis 6, bestehend aus (1) einer Vorrichtung zum Kühlen des geschmolzenen Polyolefins unter Hochdruck, (2) einer Vorrichtung zum Einführen des geschmolzenen Additivs in das gekühlte., geschmolzene Polyolefin, (3) einer Vorrichtung zum Vermischen des geschmolzenen Additivs und des geschmolzenen Polyolefins und (4) einer Vorrichtung zum Herabsetzen des Drucks während des Betriebs der Zuführungs- und Mischvorrichtung, wobei die .Zuführungsvorrichtung mit einer Vorrichtung versehen ist, welche auf ein Signal für die Produktionsgeschwindigkeit des geschmolzenen Polyolefins anspricht.
8.) Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kühlvorrichtung, für das gemischte, geschmolzene Additiv und geschmolzene Polyolefin enthält.

Für: Esso Research and

Engineering Company Linden, N.J.j V.St.A.

Dr. H. Chr.Beil Rechtsanwalt

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