DE1570349B2 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von kondensations harzen - Google Patents

Description

Es ist eine Anzahl von Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kunstharzen vorgeschlagen worden. So hat man ölmodifizierte Alkydharze fortlaufend in der Weise hergestellt, daß man das Öl mit einem Gemisch aus mehrwertigem Alkohol und mehrwertiger Carbonsäure kontinuierlich in ein Reaktionsgefäß einführte, das ein auf Reaktionstemperatur befindliches Vorkondensat der Reaktionsteilnehmer (Halbester) enthielt, und dieses gegebenenfalls kontinuierlich oder diskontinuierlich in einem anderen Reaktionsgefäß umsetzte. Als Reaktionsgefäße dienten hierbei gebräuchliche Kessel. Ferner hat man Polymere und Kondensationsprodukte hergestellt, indem man die Ausgangsstoffe kontinuierlich in dünner Filmschicht durch eine mit Füllkörpern gefüllte, von außen auf Reaktionstemperatur erhitzte Säule leitete. Die entstehenden Nebenprodukte wurden durch ein im Gegenstrom durch die Säule geleitetes inertes, bei der Reaktionstemperatur nicht kondensierbares Gas entfernt. In einer solchen Vorrichtung ist jedoch ein schneller Wechsel der Rezeptur wegen der langwierigen und umständlichen Reinigung nicht möglich.

Gemäß der Erfindung lassen sich nun die genannten Kunstharze in einfacher Weise kontinuierlich herstellen, indem man das Reaktionsgemisch in der zweiten Stufe in Form einer dünnen Schicht nicht über Füllkörper, sondern mit Hilfe von Wischerelementen wendelförmig längs einer oder mehrerer erhitzter zylindrischer Säulen führt und die sich bildenden Harze schließlich entfernt und die gebildeten flüchtigen Reaktionsprodukte getrennt abführt. Dabei bedient man sich einer, z. B. der als »Rotafilm-Dünnschichtverdampfer« bekannten Vorrichtung. Diese Vorrichtung ist zwar auch schon für einfache chemische Reaktionen in Betracht gezogen worden; ihre Eignung für die Herstellung der erfindungsgemäß in Frage kommenden Harze, die unter schwierigen Bedingungen hergestellt werden, ist jedoch noch nicht erkannt worden. Die Tatsache, daß in einer solchen Vorrichtung das Reaktionsgemisch in großer Oberfläche und dünner Schicht vorliegt, ermöglicht es, daß die gebildeten flüchtigen Reaktionsprodukte, vor allem Wasser, schnell entweichen und an einer zweckmäßig nahebei befindlichen Kühlfläche kondensiert und von dieser abgeleitet werden können. Die für die zweite Stufe benötigten Zwischenprodukte können ebenfalls kontinuierlich oder in an sich bekannter Weise diskontinuierlich hergestellt werden. Bei kontinuierlicher Herstellung ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäß vorgeschlagene Arbeitsweise analog anzuwenden. Ein Fließschema für diese Ausführungsform ist in der Abbildung wiedergegeben.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von mit Kolophonium modifizierten Phenolharzen, ölmodifizierten Alkydharzen oder Maleinatharzen in zwei Umsetzungsstufen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Umsetzung in der zweiten Stufe kontinuierlich durchführt, indem man das Reaktionsgemisch in Form einer dünnen Schicht mit Hilfe von Wischerelementen wendelförmig längs mindestens einer erhitzten zylindrischen Säule führt und die gebildeten flüchtigen Nebenprodukte getrennt abführt.

Die Wischer sind zweckmäßig aus geeigneten Kunststoffen, wie Polytetrafluoräthylen, gefertigt. Sie sind mit Schlitzen versehen, durch die das Reaktionsgemisch hindurchtritt, so daß es von jedem Wischer nur ein kurzes Stück weiterbefördert wird. Sie bewirken daher eine gute Durchmischung und bringen jeweils andere Teile des Gutes an die Oberfläche. Dieses hat also stets eine große Oberfläche, was die Kondensation sehr begünstigt. Im ganzen gesehen, fördern die Wischer das gebildete harzartige Produkt wendelförmig entlang der Reaktionsfläche nach unten. Am Boden des Gefäßes wird es dann abgeleitet, gegebenenfalls nachdem kurz vor der Ableitungsstelle eine geeignete Menge eines Lösungsmittels, z. B. durch Düsen, eingeführt wurde. Die Verweilzeit des Gemisches an der Reaktionsfläche kann weitgehend durch die Geschwindigkeit und den Neigungswinkel der Wischer bzw. der Schlitze, der meistens zwischen 30 und 60° liegt, variiert werden, ferner durch die Dimensionierung des Reaktors und auch durch den Zusatz von Mitteln, die die Viskosität des Reaktionsproduktes beeinflussen, vorzugsweise vermindern. Als solche kommen z. B. hochsiedende Kohlenwasserstoffe in Betracht. Die Kennzahlen des Endproduktes bleiben bei gleichmäßiger Dosierung konstant, so daß stets ein Produkt gleichbleibender Qualität erhalten wird. Die Ausgangsstoffe werden zweckmäßig in vorgemischter Form eindosiert, können aber auch gegebenenfalls getrennt auf die Reaktionsfläche gebracht und dort vermischt werden. Da die Dosierung der Ausgangsstoffe nach Belieben geändert werden kann, können ohne weiteres auch die Kennzahlen der Reaktionsprodukte beeinflußt werden.

Wie bereits angedeutet wurde, können im Reaktionsgefäß bei geeigneter Größe auch mehrere Reaktions- und Kühlflächenelemente angeordnet sein. Dabei empfiehlt es sich, an den verschiedenen Reaktionsflächen mit verschiedenen Neigungswinkeln und verschiedenen Geschwindigkeiten der Wischer zu arbeiten, um möglichst eine einheitliche Verweilzeit der Reaktionsteilnehmer bei der Reaktionstemperatur im Reaktionsgefäß zu bewirken und damit auch ein möglichst einheitliches Produkt zu erhalten. Im Hinblick auf die dadurch verursachten Probleme ist jedoch die Verwendung von Reaktoren mit nur einer Reaktionsfläche bevorzugt.

Die Reaktion kann also infolge automatischer Dosierung der Ausgangsstoffe und automatischer Entfernung der gebildeten Reaktionsprodukte nach Belieben gesteuert werden. Sie kann ferner unter normalen Druckverhältnissen und, wenn es zweckmäßig erscheint, auch bei erhöhtem oder vor allem vermindertem Druck durchgeführt werden.

Das vorliegende Verfahren hat im Vergleich zu bekannten, diskontinuierlich arbeitenden Anlagen erhebliche Vorteile. Die Um- bzw. Veresterungsreaktion verläuft bei gleicher Temperatur schneller und gleichmäßiger. Arbeitet man im Vakuum, so liegen die Reaktionstemperaturen entsprechend niedriger. Durch die in der Reaktionszone befindliche kleine Masse wird nicht nur die Wärmezu- und -abführung erleichtert, sondern auch die Sicherheit wesentlich vergrößert. Außerdem bietet sich bei der Herstellung von Hartharztypen noch der Vorteil, daß die Fertigware anschließend kontinuierlich pastilliert bzw. granuliert werden kann. Dadurch kann auch das Abpacken erheblich erleichtert und ebenfalls kontinuierlich gestaltet werden, wodurch eine weitere Einsparung an Arbeitskräften erreicht werden kann.

Das vorliegende Verfahren kann z. B. gemäß dem in der Abbildung wiedergegebenen Fließschema, das sich auf eine Herstellung von ölmodifizierten Alkyd-

harzen bezieht, ausgeführt werden. Dabei werden das öl und der Alkohol im gewünschten Verhältnis über einen, gegebenenfalls mit Rührer versehenen beliebig ausgebildeten Vormischer α dem Reaktor / zugeführt. Der Reaktor ist in an sich bekannter Weise gestaltet und besteht aus einem zylindrischen Rohr, auf dessen Innenfläche ein rotierendes Wischersystem angeordnet ist. Die Wischer sind so konstruiert und haben einen solchen Neigungswinkel, daß eine intensive Durchmischung, eine gute Verteilung und die gewünschte wendeiförmige Führung des Films nach unten bewirkt wird. Die Beheizung der äußeren Reaktorfläche erfolgt zweckmäßig über einen Außenmantel, die etwaiger innerer Reaktorflächen von innen. Das Zulaufprodukt vom Vormischer α wird oberhalb des Heizmantels H in den Reaktor eingeführt und durch einen einseitig bei L gelagerten Rotor R, dessen Geschwindigkeit regelbar ist und die Wischer W gleichmäßig über die Reaktionsfläche F verteilt. Der hierbei entstehende dünne Flüssigkeitsfilm gestattet infolge der leichten Entfernung flüchtiger Nebenprodukte eine besonders starke Beschleunigung der Reaktion. Der Kühler K ist im Reaktorraum eingebaut. Das während der Reaktion entstehende Wasser kondensiert somit direkt im Reaktor und wird gesondert über eine Vorlage b abgezogen. Der Rückstand, in diesem Falle Teilester, wird, zweckmäßig über eine Sammelrinne S, die sich am unteren Teil des Reaktors befindet, zur Zwischenvorlage c geführt, wo er auch gekühlt oder weiter aufgeheizt werden kann. Der vom Reaktor / abgeleitete Teilester wird nun im Vormischer d, dessen Temperatur regelbar ist, mit einer mehrbasischen Säure und gegebenenfalls einem Katalysator versetzt. Das Gemisch wird dem Reaktor // zugeführt, der in der hier beschriebenen Ausführungsform in Aufbau und Arbeitsweise dem Reaktor / gleich ist. Die anfallenden Nebenprodukte kondensieren wieder wie im Reaktor / inerhalb der Säule und gehen zur gleichen oedr einer anderen Vorlage b. Eine Kontrolle des Endproduktes ist mittels eines im Auslaufstutzen A eingebauten kontinuierlich arbeitenden

S Zähigkeitsmessers möglich.

Sofern die Herstellung von Lösungen der Reaktionsprodukte gewünscht wird, gibt man das Harz in einen Kessel e und vermischt es hier mit geeigneten Lösemitteln. Sofern aber lösungsmittelfreie Hartharze hergestellt werden sollen, was von der Art der Ausgangsmaterialien abhängt, können die geschmolzenen Reaktionsprodukte noch kontinuierlich in einer Pastilliereinrichtung / — vorzugsweise ohne Zusatz von Pastillierhilfsmitteln — staubfrei in Pastillenform übergeführt, zweckmäßig über ein Kühlband g geleitet und danach abgepackt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von mit Kolophonium modifizierten Phenolharzen, ölmodifizierten Alkydharzen oder Maleinatharzen in zwei Umsetzungsstufen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in der zweiten Stufe kontinuierlich durchführt, indem man das Reaktionsgemisch in Form einer dünnen Schicht mit Hilfe von Wischerelementen wendelförmig längs mindestens einer erhitzten zylindrischen Säule führt und die gebildeten flüchtigen Nebenprodukte getrennt abführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Umsetzungsstufe ebenfalls kontinuierlich in der im Anspruch 1 gekennzeichneten Weise erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Herstellung von Hartharzen diese noch aus der Schmelze in an sich bekannter Weise pastilliert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen