从聚合物物料中去除挥发性组分的方法和设备 本发明涉及一种从聚合物物料或聚合物溶液中去除挥发性组分，尤其是溶剂、单体或低聚物的方法和设备，该方法藉助挥发性组分从预热的聚合物物料中以自由降膜、带或泡沫液体形式在蒸发装置中蒸发的方式实施。在此方法中，液态组分在蒸发装置的脱气空间部分或完全脱气之后，脱气的聚合物物料在蒸发装置的下端直接通过卸料机接受并卸出，从而避免聚合物与蒸发装置的内壁接触。
文献已报导大量的从溶液中分离聚合物的方法。一方面它涉及机械方法，即脱气过程在机械型工艺空间中进行的方法，另一方面，它涉及设备型方法，其中脱气过程本身在静态设备中进行。
本发明的方法亦属设备型方法，它们的费用照例低于机械型方法，从而常常被采用。
首先，应提到降膜设备类，它们能作为薄膜蒸发器的前置设备，其应用限于低到中等的粘度范围。
大多数设备型蒸浓方法采用换热器、脱气室、卸料泵组合操作，换热器具有加热面积，通过加热面积将蒸发所必需的能量传给聚合物或聚合物溶液，脱气室通过重力进行分相，卸料泵将聚合物从脱气容器底部的熔融池卸出。在这种情况下，有可能对通过重力流入卸料泵的全部产物进行处理。通过泵的特殊设计以及脱气容器和泵之间的过渡段的设计可能处理粘度达20000Pa*s地聚合物。高塑性聚合物和不能流动的聚合物是不能用已知的设备进行处理的。
为了减小聚合物温度负荷，在送入能量的同时进行流态组分的蒸发是很有意义的，这在US 3 853 672和US 4 537 954中已有报导。但是，在特殊情况下换热器的这种两相操作方式将引起稳定性问题，这就可能要求通过稳压使换热器保持单相操作。
大量改善产物在脱气室中的停留时间，从而改善脱气的装置在专利中有所报导。
按照现有技术的方法，浓缩的聚合物熔融物收集在脱气室底部釜中，并通过卸料机构通常为齿轮泵卸出。
在釜中不再发生任何有明显的聚合物脱气，因为扩散引起的物质传送和气泡在高粘熔融物中的上升速率都很慢，并且自由表面总是被后继流入的聚合物熔融物盖住。US 4 954 303报导了一种特殊搅拌机构，它使聚合物的釜旋转，以便改善釜液的传质。
在敏感性产品的情况下，在此熔融物釜中的停留时间达半小时，这会使聚合物受到热分解。其次，危险还在于，该产品与壁接触会被附着的高分解的组分沾污。
藉助螺杆输送器进行聚合物脱气的机械型方法与上述设备型方法相比具有较广的使用范围。首先在螺杆机上脱气具有重要的意义。在“塑料加工中的脱气”，VDI出版社，1992中的Hans Wobbe的“塑料脱气的螺杆机”报导了这方面当前的技术状况。螺杆机，尤其是双螺杆机的优点在于它们对于复杂流变学的产品具有通用的可使用性。
除了高费用和设备耗费之外，缺点还在于产品在螺杆输送机中所受到的高剪切负荷。在苯乙烯-丙烯腈-共聚合物作为热敏感性聚合物的实例下，由剪切能引起的温度升高，导致从280℃起的解聚和变色。两相的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚合物(ABS)是对剪切敏感的例子。如果将ABS-溶液在螺杆机上进行蒸发，则由于高的剪切负荷两相体系的形态学将发生变化。这样，基于相形态学进行有目的的特性设定是不可能的。
最后，应提及聚合物溶液在薄膜蒸发器中的蒸发方法。这种方法是有较广使用范围的降膜和薄膜设备的进一步发展。但是，在薄膜蒸发器上处理的粘度上限约为10000Pa*s。
本发明的目的在于提供一种从聚合物或聚合物溶液中去除挥发性组分的方法和设备，它可能避免已知方法的缺点，并且其设备简单。
本发明的目的是通过从预热的聚合物物料中以自由下降膜、带或泡沫液体的形式在蒸发装置中蒸发来从聚合物物料或聚合物溶液中去除挥发性组分，尤其是溶剂、单体、低聚体的方法，其特征在于，挥发性组分在蒸发装置的脱气空间部分或完全脱气之后，脱气的聚合物物料在蒸发装置的下端直接通过卸料输送装置接受和卸出，从而避免使聚合物与蒸发装置的内壁接触。
聚合物溶液，例如首先通过现有技术的换热器导入蒸发挥发性组分所必需的蒸发焓。在经加热面积输入蒸发热或在稳压阀门减压时产生一种由浓溶液或者聚合物熔融物和气体组成的两相混合物。这种混合物直接或通过分配装置送入脱气室，在其中通过重力分相。
与气体组分部分或完全分离的聚合物直接在脱气室底部由卸料机构收集。通过这种方式拟分离的聚合物和固定的设备壁之间不发生任何接触。使以在不清洁的表面上附着的分解产物沾污的危险降至最低。本发明的方法通过无釜的操作方式避免产品分解和污染，因而不受拟处理聚合物流动性的限制。
尤其能以本发明的方法处理流动性不好的产品，例如那些具有高的熔融体弹性的产品。具有明显流动限值的产品亦能用本方法处理。
术语卸料输送装置系指能抓取、密实和抗压挤压由减压蒸发得到的聚合物带、膜或不确定的或泡沫的生成物的机器。为此尤其可采用一种聚合物卸料泵类型的齿轮泵，例如苏黎士Maag公司的Vacorex型泵。但是，齿轮泵的缺点在于，它在进料很不足的操作方法下不能以最优工作效率运行。泵的尺寸应根据吸料口的大小确定。这样，就使结构尺寸较大，购置费用相当高。
因此优选采用多轴螺杆泵作卸料输送装置，例如EP 92 725 B1报导的泵。但是对已知的卸料输送装置应持批评态度，四轴操作的结构费用较高，而从四轴过渡到双轴产生作有在轴上的径向力，又会引起磨损问题。
蒸发优选用1-3个串联的蒸发级实现。
蒸发尤其优选用两级、三级或多级(尤其优选两级)，在每一级中，在脱气空间完全或部分与挥发性组分分离的聚合物直接由卸料输送装置收集。
在本方法的一个方案中，处理在挥发性组分分离后认为是一种不能流动状态的聚合物物料或聚合物溶液。
作为用本发明的方法特别好处理的聚合物可以采用热塑性聚合物、橡胶或橡胶改性的热塑性塑料，尤其是聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚苯硫、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、SAN-树脂、ABS、EPDM-橡胶、聚丁二烯或这些聚合物可能的混合物。
根据优选的实施方案，宜将塑料工艺中常用的掺合剂(添加剂、着色剂、颜料，稳定剂等)直接在特别是完全脱气后在混合区掺到聚合物中。
本发明的另一目的是提供一种卸料设备，用于以自由降膜、带或泡沫形式从聚合物中去除挥发性组分的带式蒸发器、管式蒸发器或叶片式蒸发器中卸出高粘性聚合物物料，该设备至少由单轴或多轴的，尤其是两轴的，螺杆输送装置组成，该装置安置在蒸发装置的下端，其特征在于，螺杆输送装置的进料口位于聚合物物料分配器下面，进料口的截面大于流下的聚合物物料的截面。
优选这样一种设备，其特征表现在，采用双轴螺杆输送装置作为卸料设备，该装置具有使螺杆轴相对旋转的驱动器，在进料区向内输送(即聚合物物料被螺杆轴收集，并引入两轴之间的空隙)。
优选螺杆轴螺距的齿距在进料区大于或等于螺杆轴的直径。
在一个优选的设备方案中，两轴或多轴方案的螺杆轴齿形在进料区(亦称收集区)是空啮合的，而在挤压区则是紧密啮合的。
尤其优选用螺杆泵作为卸料输送装置，对它的描述如下：螺杆泵具有两个相邻配置的轴，它们相对方向旋转。在收集区范围内，即在接受聚合物带等的区域内，为更好的进料能力其它紧密啮合的螺杆齿形用空啮合的齿形代替。在泵区，即螺杆的封闭区，实现从空啮合的齿形到紧密啮合的齿形的过渡，并伴随容积减小。机械运转的转数受收集区的进料条件控制。为了能使泵区在这种转数下以最佳工作效率运转，通常在泵区将螺杆的齿距或在特殊情况下将螺杆的直径缩小。机器的驱动通过简单的传动装置实现。
另一优选的实施方案由辊式破碎机组成，它收集浓缩的聚合物并通过辊间隙将它送入单轴或双轴螺杆。
一种特别优选的设备形式是在螺杆输送装置上具有混合区，它与进料口相接，并且有附加的固体或液体进料口。
有时，在本发明的方法中还能向聚合物或聚合物溶液添加夹带剂，以便改善脱气，参见F.A.Streiff：“静态脱气设备”，载于“塑料加工中的脱气”VDI-出版社，1992。
下面参考附图及实施例对本发明作较详细的阐述：
图1是蒸发装置1的纵截面图。
图2是蒸发装置1截面图中卸料口区的俯视图。
图3是蒸发装置2的纵截面图，该装置由两个相接的脱气级组成。实施例实施例的一般工艺叙述
加热的或泡沫的聚合物按照图1通过导管2送入脱气容器1中的分配装置3，在其中形成带4，带通过重力作用进入双轴卸料螺杆5，再从5通过喷嘴6挤压。释放出的蒸汽由脱气室9经蒸汽导管8抽出。卸料螺杆5的收集区7(进料口)的设计使全部带直接与双轴卸料螺杆的螺杆轴10和11相遇(参见图2)。螺杆轴10和11由发动机13经过简单的分配传动齿轮12驱动，它们相对旋转将聚合物引入螺杆轴10和11之间的间隙，使其与脱气容器1固定的壁不发生接触。代替卸料螺杆5亦可装设带齿轮的卸料泵(参见实施例1)。
在图3所示的优选实施方案中，聚合物在两个串联的脱气级中脱气。在这种情况下脱气室9’和9中的压力调节成不同的水平。在进入第一脱气室9’之前，经过换热器14向聚合物溶液引入必需的蒸发热。在第二个脱气室之下的卸料螺杆5宜配备混合区15，混合区容许掺入添加剂和着色剂。实施例1
按照德国专利申请书1993 1254.0所述的方法进行间歇式聚合，使苯乙烯-丙烯腈-共聚物与聚丁二烯接枝，产生一种橡胶含量为14％的聚合物。得到由53％聚合物、4.7％丙烯腈、9.9％苯乙烯和32.4％甲基乙基酮组成的溶液。该溶液以17.2kg/h的流量在用125℃饱和蒸汽加热的换热器中加热到112℃，绝对压力为9bar(9×105Pa)。因此在这里还未出现蒸发。在第二个用235℃的饱和蒸汽加热的换热器中，挥发性组分开始蒸发。由浓的聚合物溶液和气体组成的两相混合物离开此换热器，其温度为178℃。经过内径为15mm的加热管2混合物进入真空室9，其中的绝对压力为460mbar。混合物通过两个直径为8mm的孔流出真空室。出料口设置在聚合物卸料泵的齿轮上方40mm处，泵的输送容量为每转46.3cm3。泵具有97×61mm的矩形进料口。浓缩的聚合物溶液直接导入齿轮不与壁发生接触。释放出的气体用真空泵从脱气室抽出并在冷凝器中沉降。得到的冷凝液量为7.5kg/h。由此计算出浓缩溶液的聚合物浓度为94％。实施例2
按照EP 824 122 A1报导的方法进行间歇式聚合，使苯乙烯-丙烯腈-共聚合与聚丁二烯接枝，产生了橡胶含量为29.2％的聚合物。得到由38％聚合物、7.5％丙烯腈、13.6％苯乙烯、27.5％丙酮和12.5％乙基苯组成的溶液、该溶液在两个串联的蒸发级中连续蒸发至聚合物含量达99％，蒸发设备的结构和运转与实施例1相同(图3表示有蒸发室9’的第二级)。以这种方式预浓缩的聚合以5.66kg/h的流量在267℃的温度下送入带分配器3，该分配器具有4个尺寸为15×1mm的狭槽。聚合物从狭槽进入真空室9，真空室在0.8mbar(0.8hPa)下运行。由狭槽流出的聚合物小带在下降距离1m之后落在相对旋转的双轴螺杆5的轴10、11上。螺杆轴10、11的直径为32mm，并有4个齿距为60mm的螺杆螺距。螺杆5的收集区7长度为200mm。与收集区7相接的是长度为100mm的封闭区，其中通过直径为6mm的喷嘴形成对聚合物的挤压压力。挤压带在水浴中冷却，然后制粒。颗粒物中测得的残留含量为390ppm苯乙烯、780ppm乙基苯和4ppm丙烯腈。对比例
实验过程与实施例2相同，但是带的分配是在现有技术的脱气容器中进行的，脱气室带锥形出口，并通过法兰与Maag公司(苏黎士，瑞士)的Vacorex型齿轮泵相连。产品的流动性质导致脱气容器出口锥中的聚合物堆积。聚合物的连续的生产能力未能保持。