Als Filterhilfsmittel geeignete feste Dispersionen auf Basis von thermoplastischen Polymeren

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft feste Dispersionen auf Basis von thermoplastischen Polymeren und vernetzten wasserunlöslichen Polymeren, die durch Verarbeiten der Komponenten in einem Extruder erhalten werden sowie die Verwendung solcher Mittel als Filterhilfsmittel.

Die Trennung von fest-flüssigen Stoffgemischen über Filtration ist in vielen industriellen Produktionsprozessen ein wichtiger Verfahrensschritt. Unter dem Begriff Filterhilfsmittel versteht man eine Reihe von Produkten, die in loser, pulvriger, granulierter oder faseriger Form in der Filtration eingesetzt werden.

Filterhilfsmittel kann man vor Beginn der Filtration als Filterhilfsschicht (Anschwemmfilter) auf das Filter aufbringen , um einen lockeren Kuchenaufbau zu erzielen, oder kontinuierlich der zu filternden Trübe zusetzen.

Unter dem Begriff der Filtration versteht man das Durchströmen eines porösen Filtermittels durch eine Suspension (Trübe), bestehend aus einer diskontinuierlichen Phase (dispergierte Stoffe) und einer kontinuierlichen Phase (Dispersionsmittel) Dabei werden Feststoffteilchen auf dem Filtermittel abgelagert und die filtrierte Flüssigkeit (Filtrat) verlässt das Filtermittel klar. Als äußere Kraft zur überwindung des Strömungswider- Stands wirkt hierbei eine angelegte Druckdifferenz.

Man kann beim Filtrationsvorgang grundsätzlich verschieden Mechanismen der Feststoffabtrennung beobachten. Hauptsächlich handelt es sich hierbei um eine Oberflächen- oder Kuchenfiltration, Schichtenfiltration sowie Siebfiltration. Häufig hat man es mit einer Kombination aus mindestens zwei Vorgängen zu tun.

Im Falle der Oberflächen- oder Kuchenfiltration kommen sogenannte Anschwemmfilter in verschiedenen Ausführen für die Getränkefiltration zur Anwendung.

Bei allen Anschwemmsystemen werden die in der zu filtrierenden Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe und auch die absichtlich zudosierten Feststoffe (Filterhilfsmittel) durch ein Filtermedium zurückgehalten, wobei sich ein Filterkuchen aufbaut. Dieser ist im Verlauf der Filtration ebenso wie das Filtermittel zu durchströmen. Eine solche Filtration wird auch als Anschwemmfiltration bezeichnet.

Unter den erfindungsgemäß zu filternden Flüssigkeiten versteht man unter anderem Getränke, insbesondere Fruchtsäfte oder Gärungsgetränke wie Wein oder Bier. Insbe-

sondere wird das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Filterhilfsmittel zur Filtration von Wein verwendet. Die Filterhilfsmittel können aber beispielsweise auch zur Behandlung von Teeprodukten, Schaumweinen oder allgemein zur Adsorption von unerwünschten Inhaltsstoffen aus Nahrungs- und Genussmitteln eingesetzt werden.

Weiterhin werden erfindungsgemäß unter zu filternden Flüssigkeiten auch allgemein Abwässer verstanden wie beispielsweise Abwässer, die mit Farbstoffen oder anderen Chemikalien belastet sind. Insbesondere werden darunter Abwässer verstanden, die mit radioaktivem Material belastet sind.

Erfindungsgemäß sollen insbesondere Polyphenole und Metall- oder Halbmetallionen in der zu filternden Flüssigkeit abgereichert werden. Weiterhin sollen auch Geruchsoder Geschmacksstoffe abgereichert werden, beispielsweise schwefelhaltige Verbindungen aus Wein oder Schaumgetränken.

In der EP 351 363 werden hochvernetzte Polyvinylpyrrolidone als Stabilisierungs- und Filterhilfsmittel beschrieben.

In der WO 96/35497 werden Filterhilfsmittel aus Polyamiden und vernetztem Polyvinyl- pyrrolidon-Homopolymeren beschrieben.

Aus der WO 01/68727 sind Vinyllactam-Popcornpolymerisate und deren Verwendung als Getränkeklärungsmittel bekannt.

In der DE-A 199 20 944 und der DE-A 101 60 140 sind Styrol-haltige Popcornpolymeri- sate und deren Verwendung als Filterhilfsmittel beschrieben.

In der DE-A 102 57 095 sind Styrol-4-sulfonathaltige Popcorn-Polymerisate und dere Verwendung für die Filtration von Flüssigkeiten beschrieben.

Aus der DE-A 101 08 386 sind Popcorn-Polymerisate auf Basis von (Meth)Acrylaten und deren Verwendung als Filterhilfsmittel bekannt.

In der DE-A 40 00 978 ist ein Verfahren zur Entfernung von Schwermetallen aus Wein unter Verwendung von vernetzten Polymerisaten aus basichen N-Vinylheterocyclen bekannt.

In der EP-A 175 335 sind vernetzte Copolymerisate aus N-Vinylpyrrolidon und Como- nomeren wie (Meth)acrylaten, N-Vinylcarbonsäureamiden, N-Vinylimidazol oder vinyl- estern und deren Verwendung als Adsorbentien bekannt.

In der EP-A 177 812 sind Popcorn-Polymerisate auf Basis von monethylenisch ungesättigten Carbonsäuren oder deren Ester- oder Amid-Derivaten bekannt.

In der US-A 5,599,898 werden Popcorn-Polymerisate aus N-Vinylcarboxamiden und deren Verwendung als lonenaustauscherharze und als Adsorbentien für Metallionen bekannt.

Aus der WO 02/32544 sind Filterhilfsmittel auf Basis von Polystyrol bekannt. Die Herstellung kann durch Compoundieren des Polystyrols in Gegenwart einer weiteren Komponente im Extruder erfolgen. Als weitere Komponente können neben einer Vielzahl von anorganischen Verbindungen wie Silikaten, Carbonaten, Oxiden und dergleichen auch Polymere wie beispielsweise quervernetztes Polyvinylpyrrolidon eingesetzt werden.

Aus der WO 2005/1 13738 sind Blends aus thermoplastischen Polymeren und vernetz- tem Polyvinylpyrrolidon-Homopolymeren und deren Verwendung als Filterhilfsmittel bekannt.

In der WO 03/084639 werden Blends aus thermoplastischen Polymeren und vernetz- ten Polyvinyllactam- oder Polyvinylamin-Homopolymeren sowie deren Verwendung als Filterhilfsmittel beschrieben.

Allerdings lassen die bisher bekannten Filterhilfsmittel noch Raum für Verbesserungen hinsichtlich der Anwendungseigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Selektivität bei der Absorption von Schwermetalllionen und/oder der Absorption von Polypheno- len/Catechinen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Filterhilfsmittel mit verbesserten Eigenschaften zu finden.

Demgemäß wurden als Filterhilfsmittel geeignete feste Dispersionen aus thermoplastischen Polymeren und einem quervernetzten wasserunlöslichen Polymerisat gefunden, wobei die festen Dispersionen aus 20 bis 95 Gew.-% mindestens eines thermoplastischen Polymeren (Komponente A) und 5 bis 80 Gew.-% eines quervernetzten wasser- unlöslichen Polymerisats aus der Gruppe bestehend aus Homopolymeren von N- Vinylformamid, N-Vinyl-Caprolactam, N-Vinyl-piperidon, N-Vinylpyridinen, N- Vinylimidazolen, Styrol-Monomeren, Acrylaten und Methacrylaten sowie Copolymere von basischen N-Vinyl-Verbindungen, Styrol-Monomeren, Acrylaten und Methacrylaten (Komponente B).

Als feste Dispersionen werden erfindungsgemäß Mischungen aus der thermoplastischen Polymer-Komponente und der nicht-thermoplastischen wasserunlöslichen ver-

netzten Polymer-Komponente, die sich nicht entmischen. Dabei liegt die mengenmäs- sig geringere Komponente in der mengenmäßig größeren Komponente dispergiert vor. Kennzeichen der festen Dispersion ist es weiterhin, dass die feste Dispersion mit mechanischen Mitteln nicht in die Einzelkomponenten zerlegt werden kann.

Als thermoplastische Komponente A kommen folgende Polymere in Betracht: Styrol- Homo- und Copolymere, Polyamide, Polyvinylchlorid, Polyolefine wie Polyethylen, Polypropylen, Copolymere aus Ethylen/Propylen, Polybuten, Polymethylpenten oder Po- lyoxymethylen, Polymethacrylate, Polyester, Polyacetate, Polycarbonate oder Polyu- rethane. Es können auch Gemische von thermoplastischen Polymeren eingesetzt werden..

Bevorzugte Komponenten A sind Polystyrole, Polyamide, Polyethylen und/oder Polypropylen.

Erfindungsgemäß enthalten die festen Dispersionen neben der thermoplastischen Polymer-Komponente als zweite Komponente B in Wasser unlösliche, bei Wasseraufnahme nicht gelbildende, vernetzte Polymerisate, die in der Literatur auch als sogenannte Popcorn-Polymere bezeichnet werden (Vgl. J.W. Breitenbach, Chimia, Vol. 21 , S. 449-488, 1976). Solche Polymere weisen eine poröse Struktur auf und sind reich an Hohlräumen. Die Polymere sind wie gesagt auch bei Wasseraufnahme nicht gelbildend. Das Quellvolumen solcher Polymerisate in Wasser bei 20 ⁰ C liegt üblicherweise im Bereich von 2 bis 10 l/kg, vorzugsweise bei 4 bis 8 l/kg.

Die Herstellung von solchen Popcorn-Polymeren ist an sich bekannt. Ob eine Polymerisation zu Popcorn-Polymeren anstelle von glasartigen Polymeren führt, wird wesentlich durch die Verfahrensführung beeinflusst. Geeignete Verfahren zur Herstellung von Popcorn-Polymeren wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, sind aus den nachstehend aufgeführten Schriften bekannt, auf deren Offenbarung bezüglich der Herstellung und der Zusammensetzung der Popcorn-Polymerisate hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

Als Komponente B eignen sich Homopolymere von N-Vinylformamid, N-Vinyl- Caprolactam, N-Vinyl-piperidon, N-Vinylpyridinen und N-Vinylimidazolen wie N- Vinylimidazol oder dessen 2-Methyl- oder 4- Methyl-Derivaten.

Weiterhin eignen sich Homo- und Copolymere von styrol-haltigen Monomeren: hierunter werden erfindungsgemäß vernetzte Homo- und Copolymerisate von Styrol-3- oder Styrol-4-sulfonaten oder Derivaten von Styrol-3- oder Styrol-4-sulfonaten und den Na- Salzen solcher Styrolsulfonate verstanden. Weiterhin auch vernetzte Polymerisate, die mindestens 50 Gew.-% Styrol und/ ein einfach ungesättigtes Styrol-Derivat enthalten. Ebenso eignen sich Polymerisate von amingruppenhaltigen Styrol-Monomeren. Derar-

tige Polymerisate und deren Herstellung sind beispielsweise in der DE 199 20 944 und der DE 102 57 095 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird.

Weiterhin kommen als Komponente B vernetzte Homo- und Co-Polymerisate auf Basis von α,ß-ungesättigten Carbonsäuren und Derivaten solcher Carbonsäuren in Betracht wie sie in der DE 101 08 386, auf die hiermit bezug genommen wird, beschrieben sind. Vorzugsweise enthalten die Polymerisate als Carbonsäuren Acrylsäure oder Me- thacrylsäure, als Derivate Acrylamid, Methacrylamid oder C1-C18-Alkylester, insbesondere die Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, Isobutyl-, tert-Butyl, Hydroxye- thyl, Hydroxypropyl- oder Hydroxybutyl-Ester, der Acrylsäure oder der Methacrylsäure. Weiterhin können die Polymerisate als weitere Comonomere basiche N-Vinylamide, Styrole oder Styrolderivate enthalten.

Weiterhin eignen sich Copolymere von basischen N-Vinyl-Verbindungen wie N- Vinylformamid, N-Vinylpyrrolidon, N-Vinyl-piperidon, N-Vinylpyridinen und N-

Vinylimidazolen wie N-Vinylimidazol oder dessen 2-Methyl- oder 4- Methyl-Derivaten, die als Comonomere die oben genannten Styrol- oder Acrylat- oder Methacrylat- Monomere enthalten können. Weiterhin eignen sich Copolymere aus Mischungen dieser basischen N-Vinylmonomeren, bevorzugt Copolymere aus N-Vinypyrrolidon/N- Vinylformamid oder Vinylpyrrolidon/N-Vinylimidazol.

Bezüglich geeigneter Polymerisate und deren Herstellung sei weiterhin ausdrücklich Bezug genommen auf die EP-A 177812, die DE-A 2437640, die DE-A 2437629 und die EP-A 88 964.

Bevorzugte als Komponenten B eingesetzte Copolymere sindN-Vinyllactam- Copolymere oder Acrylate.

Ganz besonders bevorzugte Komponenten B sind Copolymere aus N-Vinylimidazol/ N- Vinylpyrrolidon im Gewichtsverhältnis 90/10.

Die als Komponenten B verwendeten Popcorn-Polymere weisen im allgemeinen mittlere Korngrößen von 15 μm bis 1500 μm auf.

Die Mengenverhältnisse werden dabei so gewählt, dass das Filterhilfsmittel 20 bis 95, bevorzugt 50 bis 85, besonders bevorzugt 60 bis 75 Gew.-% eines thermoplastischen Polymers, und 5 bis 80, bevorzugt 15 bis 50, besonders bevorzugt 25 bis 40 Gew.-% eines vernetzten wasserunlöslichen Polymers enthält.

Die erfindungsgemäßen Filterhilfsmittel werden bevorzugt durch Extrusionsverfahren erhalten. Dabei werden die Komponenten gemeinsam in einem Extruder verarbeitet, wobei die Verarbeitungsbedingungen so gewählt werden, dass das thermoplastische

Polymer ganz oder teilweise aufschmilzt. Die vernetzte Polymerkomponente schmilzt unter den Verarbeitungsbedingungen nicht. Es kann sich auch empfehlen, die Extrusi- on in Gegenwart von Wasser durchzuführen. Durch die gemeinsame Verarbeitung im Extruder kommt es zu einer innigen Vermischung der Komponenten, wobei die Kom- ponenten nach der Verarbeitung nicht mehr durch Methoden wie Sieben voneinander getrennt werden können.

Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich prinzipiell die üblichen, dem Fachmann bekannten Extrudertypen. Diese umfassen üblicherweise ein Gehäuse, eine An- triebseinheit sowie eine Plastifiziereinheit aus einer oder mehreren mit Förder- oder Knetelementen versehenen rotierenden Achsen (Schnecken).

Längs der Schnecken erstrecken sich in Transportrichtung mehrere Abschnitte, die im erfindungsgemäßen Verfahren eine Einzugszone, eine Mischzone und eine Ausstoss- zone umfassen. Weiterhin können auch Entgasungszonen vorgesehen sein, wobei die Entgasung bei Atmosphärendruck und/oder Vakuum erfolgen kann. Die Vakuumentgasung kann beispielsweise mit Hilfe einer Stopfschnecke und einer Dampfstrahlpumpe erfolgen.

Jeder dieser Abschnitte kann wiederum einen oder mehrere Zylinder (Schüsse) als kleinste unabhängige Einheit enthalten.

Die Herstellung des Polymerblends kann in einem Einschneckenextruder , einem Zweischneckenextruder oder in Mehrschneckenextrudern erfolgen, bevorzugt aber in einem Zweischneckenextruder. Mehrere Schnecken können gleichsinnig oder gegensinnig drehend, kämmend oder dicht kämmend ausgeführt sein. Der Extruder ist vorzugsweise gleichsinnig dicht kämmend ausgelegt. Die einzelnen Zylinder sollen beheizbar sein. Weiterhin können die Zylinder auch für eine Kühlung ausgelegt sein, beispielsweise für Kühlung mit Wasser.

Die Schnecken können aus allen in der Extrusion üblichen Elementen aufgebaut sein. Sie können neben üblichen Förderelementen auch Knetscheiben oder Rückförderelemente enthalten. Welche Schneckenkonfiguration im Einzelfall geeignet ist, kann der Fachmann durch einfache Versuche ermitteln. Das Verhältnis von Schraubenlänge zu Schraubendurchmesser (LD-Verhältnis) kann 25 :1 bis 50 :1 betragen vorzugsweise 30 : 1 bis 40 : 1.

Der erfindungsgemäß verwendete Extruder gliedert sich im wesentlichen in folgende Abschnitte auf:

In einem ersten Abschnitt wird das thermoplastische Polymer in den Extruder eingebracht und aufgeschmolzen. Die Schneckengeometrie in diesem Abschnitt entspricht den für das Fördern und Aufschmelzen von thermoplastischen Polymeren üblichen

Bedingungen. An den mit einer Zufuhrvorrichtung versehenen Zylinder schliessen sich ein bis zwei Zylinder an, in denen das thermoplastische Polymer aufgeschmolzen wird. In diesem Bereich können die Schnecken neben Förderelementen auch mit Knetscheiben ausgestattet sein.

In einem zweiten Abschnitt, der als Mischzone ausgelegt ist, wird das quervernetzte wasserunlösliche Polymer zu dem geschmolzenen thermoplastischen Polymer zugefahren. Das geschmolzene Thermoplastische Polymer wird vor der Zugabe vorzugsweise vorentlüftet oder entgast. Die Entgasung/Entlüftung erfolgt bei Drücken von 0.005 bis 0.1 MPa, vorzugsweise bei Atmosphärendruck. Die Komponenten werden dann innig vermischt, sodass das unter den Verarbeitungsbedingungen feste vernetzte wasserunlösliche Polymer homogen in dem geschmolzenen thermoplastische Polymer dispergiert wird. Dieser Abschnitt enthält ebenfalls übliche Förderelemente. Zur Förderung der Vermischung kann es sich empfehlen zusätzlich Knetscheiben einzubauen. Weiterhin kann es sich empfehlen für eine zusätzliche Verbesserung der Vermischung auch Rückförderelemente einzubauen. Für diesen Abschnitt werden üblicherweise ein bis drei Zylinder vorgesehen.

Zwischen dieser Mischzone und dem dritten Abschnitt sind Stauelemente angebracht, die vermeiden sollen, dass Wasserdampf in die Einbringvorrichtung für das vernetzte Polymer zurückschlägt und diese verstopft.

Im dritten Abschnitt kann gewünschtenfalls zu der Mischung der polymeren Komponenten Wasser zugefahren werden. Die Zugabe des Wassers kann über übliche Ein- füllvorrichtungen erfolgen, beispielsweise über trichterförmige Einfüllvorrichtungen oder mit Hilfe von Dosierpumpen. Anschliessend wird die wasserhaltige Masse unter Vermischung von Wasser und Schmelze weiter in Richtung Austragsöffnung gefördert. Dieser Abschnitt kann je nach Menge der zu verarbeitenden Masse aus ein bis drei Zylindern aufgebaut sein.

Zwischen dem dritten Abschnitt, in dem gewünschtenfalls die Wasserzufuhr erfolgt, und der Austragsöffnung kann auch eine Entgasungszone mit einem oder mehreren Zylindern vorgesehen sein, wobei die Entgasung bei Atmosphärendruck und/oder Vakuum erfolgen kann. Vorzugsweise erfolgt die Entgasung bei Drücken von 0.005 bis 0.1 MPa. Zwischen Entgasungszone und Austragsöffnung können weitere Zylinder vorgesehen sein.

Anschliessend wird die noch plastische Masse aus dem Extruder ausgetragen. Die Austragung kann über übliche Düsen-, Lochplatten oder andere geeignete Vorrichtun- gen erfolgen.

Die Einfüllzone für das Thermoplastische Polymer wird üblicherweise nicht beheizt. Alle übrigen Zonen wie auch übergangsstücke zwischen Extruder und Düsenplatte sowie die Düsenplatte selbst werden beheizt, um die Plastizität der Masse zu gewährleisten.

üblicherweise wird die Manteltemperatur der Extruderschüsse, die Temperatur des übergangsstücks und der Düsenplatte 180 bis 220 ⁰ C betragen. Auf jeden Fall muss die Manteltemperatur so gewählt werden, dass die Massetemperatur über dem Schmelzpunkt des Thermoplastische Polymers liegt, jedoch unter der Zersetzungs- temperatur des vernetzten Polymeren.

Die noch plastische Mischung wird vorzugsweise durch eine Düse extrudiert und zerkleinert. Zur Zerkleinerung eignen sich grundsätzlich alle üblichen hierfür bekannten Techniken wie Heiss- oder Kaltabschlag.

Das Extrudat beispielsweise mit rotierenden Messer oder mit einem Luftstrahl abgeschlagen werden.

Weiterhin kann das Extrudat durch Wasserringgranulation granuliert werden.

Anschliessend kann das Extrudat gegebenenfalls gemahlen werden. Die Mahlung kann in einem oder mehreren Schritten, vorzugsweise in zwei Schritten, erfolgen, so dass die gewünschte Partikelgröße eingestellt wird. Es können mittlere Partikelgrößen von 20 bis 250 μm eingestellt werden. Die Mahlung kann nach Vorzerkleinerung (1. Mahlschritt) in jeder handelsüblichen Rotormühle, vorzugsweise einer gegenläufigen Stiftmühle, unter Kühlung des Produktes mit Flüssigstickstoff oder einem anderen handelsüblichen Kälteträger, z.B. Trockeneis, auf eine Temperatur von -50 ⁰ C bis +5°C, in einem 2. Mahlschritt in jeder handelsüblichen Gegenstrahlmühle erfolgen. Für die zweite Mahlung eignet sich bevorzugt das Verfahren der Kaltmahlung. Dabei wird der zu mahlenden Masse ein kaltes inertes Gas zugeführt. Als Mahlgas kann beispielsweise Stickstoff oder Argon eingesetzt werden. Das Mahlgas wird vorzugsweise auf Temperaturen von -50 bis +5 ⁰ C gekühlt.

Für die Verwendung als Filterhilfsmittel können sowohl gemahlene Extrudate mit einer einheitlichen mittleren Partikelgröße als auch Gemische von Mahlfraktionen mit unterschiedlicher mittlerer Partikelgröße eingesetzt werden. So kann man beispielsweise eine Mischung aus gemahlenem Extrudat des ersten Mahlschritts und gemahlenem Extrudat aus dem zweiten Mahlschritt verwenden. Die Mengenverhältnisse solcher Mischungen sind frei wählbar und richten sich üblicherweise nach der Art des zu filtrie- renden Produkts. So können beispielsweise Mischungen aus einem Mahlprodukt des ersten Mahlschritts mit Mahlprodukt des zweiten Mahlschritts mit Mengenverhältnissen von 5:95 bis 95:5, 20:80 bis 80:20, 30:70 bis 70:30, 40:60 bis 60:40 oder 50:50 ver-

wendet werden. Ebenso können aber auch Mahlprodukte des zweiten Mahlschritts mit mittleren Partikelgrößen von 20 bis 40 pm alleine verwendet werden. Auch die Mahlprodukte des ersten Mahlschritts mit mittleren Partikelgrößen von 45 bis 100 pm können alleine verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Extrudate weisen beim Einsatz als Filterhilfsmittel verbesserte Anwendungseigenschaften auf.überraschenderweise sind teilweise sind synergistische Effekte, vor allem bei der Metallionen-Absorption, zu beobachten.

Beispiele

Die in den nachstehenden Beispielen durchgeführten Versuche wurden mit Hilfe eines gleichsinnig drehenden, dicht kämmenden Zweischneckenkneters ZSK40 der Fa. Werner & Pfleiderer durchgeführt, der am Extruderausgang mit einer Lochplatte versehen war.

Extruderaufbau:

9 Schüsse (Zonen 0 bis 8), beheizter übergangsflansch (Zone 9), Düsenplatte (Zone 10). Zwischen Zone 5 und Zone 6 waren die Schnecken mit einem Stauelement versehen. Das L/D-Verhältnis betrug 37.

Das Temperaturprofil wurde für alle Versuche wie folgt gewählt, wobei jeweils die Manteltemperatur angegeben ist:

Zone 0: RT; Zone 2: 200 ⁰ C, Zonen 3-5: 180 ⁰ C; Zone 6: 185 °C; Zonen 7-9: 190 ^λ C; Düsenplatte: 210 ⁰ C

Die Rotationsgeschwindigkeit der Schnecke betrug 200 Upm. Das austretende Extrudat wurde durch Stranggranulierung geformt.

Einsatzstoffe

Komponenten A

Polystyrol: PS 185 K ; Dichte: 1.050 g/cm ³ ; Vicat Erweichungstemperatur: (50 °C/h 50 N) 101 °C

Lupolen® PE 2420:

Polyethylen; Dichte 0.924 g/cm ³ ; Vicat Temp (B50 (50°C/h 50N)): 92.0 ⁰ C; Schmeltem- peratur: 1 11 ⁰ C

Moplen® 348T: statistisches Copolymer aus Ethylen/Propylen; Dichte: 0.905 g/cm3; Vicat Temp. (B50 (50°C/h 50 N)): 92.0 ⁰ C

Komponenten B

Popcorn - Polymer 1 : Copolymer aus Vinylformamid / Vinylpyrrolidon 90/10 (Gew.-%) unhydrolisiert, vernetzt mit 2.2 Gew.-% (bez. auf Monomere) Divinylpropylenharnsstoff

Popcorn - Polymer 2: Copolymer aus Vinylformamid / Vinylpyrrolidon 90/10 (Gew.-%), hydrolysiert, vernetzt mit vernetzt mit 2.2 Gew.-% (bez. auf Monomere) Divinylpropylenharnsstoff

Popcorn - Polymer 3: Copolymer aus Vinylimidazol / Vinylpyrrolidon 90/10 (Gew.-%), vernetzt mit vernetzt mit 2.9 Gew.-% (bez. auf Monomere) Divinylethylenharnsstoff

Abkürzungen:

VE Wasser= vollentsalztes Wasser NVP: N-Vinylpyrrolidon Die Mengenangaben in den nachstehenden Tabelle beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf Gew.-%. ^* ) Mengenangaben bezogen auf die Summe der Mengen von Komponenten A und B

Mahlung

Die Extrudate wurden jeweils vor der Mahlung in flüssigem Stickstoff versprödet und dann mit einer Stiftmühle zerkleinert. Die Zahlenangaben in der nachstehenden Tabelle beziehen sich auf Gew.-%.

Anwendungsbeispiele

Methoden:

Messung des Metall-Gehaltes

Die Proben wurden mit konz. Mineralsäuren behandelt und die Konzentration der Metalle, in den so erhaltenen klaren Lösungen, wurde mittels ICP-OES (optische Atome- missionsskektrometrie mit Plasmaanregung) bestimmt.

Messung des Metall-Gehaltes in Lösungen:

Die Proben wurden vor der Messung mit verdünnter Salzsäure verdünnt. Bestimmung der Metall-Absorption:

Metall-Lösungen A1 und A3: Lösungen enthaltend 1g Metall /I wurden vorbereitet: Lösung A1 : Fe (2+): 3,2 g FeSO ₄ in 11 VE Wasser Lösung A2: Fe (3+): 4,85 g FeCI ₃ in 11 VE Wasser Lösung A3: Cu (2+): 2,51 g CuSO ₄ in 11 VE Wasser

Metall -Lösung B: die Lösung enthielt 10 mg/l_Cu (2+) und 20 mg/l Fe (2+) 0,128 g FeSO ₄ (85%) und 0,050 g CuSO ₄ in 2I VE Wasser

1000 ml der Metall-Lösung B g wurden jeweils mit dem Extrudat für 16 h gerührt und abfiltriert. In den erhaltenen Lösungen wurden die Metalle analysiert. (Die Ergebnisse der Tabellen unten sind als mg Metall pro Liter Lösung zu verstehen)

Filtrationseigenschaften:

10 g des jeweiligen Extrudats wurden jeweils mit 500 ml der jeweiligen Metall-Lösung (A1-A3) für die angegebene Kontaktzeit gerührt, filtriert, mit 50 ml VE Wasser gewaschen und in Trockenschrank bei 50 ⁰ C in Vakuum getrocknet.

(Die Ergebnisse der Tabellen unten sind als g Metall pro 100 g Extrudat sowie zu Vergleichszwecken umgerechnet auf den Gehalt an Popcorn-Polymeren im Extrudat angegeben)

Kontaktzeit: 2 Stunden

33 g des Extrudats wurden jeweils mit 500 ml der jeweiligen Metall-Lösung (A1-A3) für die angegebene Zeit gerührt, filtriert, mit 50 ml VE Wasser gewaschen und in Trockenschrank bei 50 ⁰ C in Vakuum getrocknet.

Kontaktzeit: 2 Stunden

Polyphenol-Adsorption

Eine Polyphenole enthaltende Stamm Lösung_wurde aus Clörogensäure, Rutin, Scopo- letin: vorbereitet. 1 g des gemahlenen Extrudat-Pulvers wurde mit 200 ml Polyphenol- Lösung für 5 min bei Raum Temperatur gerührt und filtriert.

Die Polyphenol-Konzentration in den erhaltenen Lösungen wurde mittels HPLC be- stimmt.