專利名稱：連續(xù)制造可發(fā)塑料粒料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于連續(xù)制造按照權(quán)利要求1前面描述特征部分所述的可發(fā)塑料粒料的方法。本發(fā)明還涉及用于制造這種粒料的設(shè)備。
背景技術(shù)：
用于制造可發(fā)塑料粒料的一種方法及還有一種設(shè)備從EP-A-0668(＝p.6623)中已知。在所述方法的一個具體實施例中，將經(jīng)過浸漬的聚合物熔體在水下造粒機中通過使形狀固化制成制件。熔體通過注嘴進行擠塑；將這樣形成線料用水驟冷，并通過用轉(zhuǎn)刀粉碎變成粒料形式。在這種方法中，聚合物熔體在進入造粒機之前預先冷卻，以便避免線料在擠塑期間膨脹。準備將經(jīng)過浸漬的熔體冷卻到比熔體固化溫度高幾℃的溫度是有問題的。這是由于在象這些情況下很難能讓相同量的熔體流過造粒機并排排列的所有擠塑注嘴。在熔體流動時產(chǎn)生不穩(wěn)定性可能會導致由于熔體在注嘴中硬化而閉合各個注嘴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對上述方法提供一種改進，通過所述改進可以控制上述不穩(wěn)定性。另外，找到了一種更靈活的可供選擇的方案，所述可供選擇的方案可能更普遍地應(yīng)用，同時兩個靜態(tài)混合器的組合尤其是不再需要，在上述兩個靜態(tài)混合器的組合中，熔體起初是用一大的剪切作用處理，而隨后用減小的剪切作用處理，但是可能仍然是一種有利的變體方案。這個目的通過權(quán)利要求1中所述的方法滿足。
利用本發(fā)明方法，可以在塑料熔體用一種流體發(fā)泡劑浸漬并將經(jīng)過浸漬的熔體造粒的情況下，連續(xù)制造可發(fā)塑料粒料。方法通過一種設(shè)備實施，所述設(shè)備包括下列組成部分-至少一個用于熔體的減壓加料裝置(10)，所述裝置(10)尤其是一種按體積泵送式加料裝置，-一種用于發(fā)泡劑的計量裝置(9)，-用于浸漬熔體的接觸和均化裝置(2)，
-至少一個冷卻器(3)，所述冷卻器(3)用于經(jīng)過浸漬的熔體，-一個水下造粒機(6)，及-一個設(shè)備控制裝置(1)。
造粒是用一種液體進行，所述液體在造粒機中用作造粒用的冷卻和輸送介質(zhì)。液體尤其是水或鹽水(或熔膠)。用造粒期間所用的液體施加高壓，用于上述高壓，至少部分地抑制發(fā)泡劑在還未固化的粒料中的發(fā)泡作用。在造粒機的入口處實施調(diào)整為造粒而待調(diào)節(jié)的參數(shù)，亦即經(jīng)過浸漬的熔體的溫度和壓力。在這種調(diào)整中，進行上述參數(shù)測量，并且還將測量值與所希望的值進行比較，及通過設(shè)備控制裝置利用與所希望值的偏差來對通過一個或多個冷卻器從經(jīng)過浸漬的熔體中吸收的熱量起作用。
從屬權(quán)利要求2-7涉及按照本發(fā)明所述方法的一些有利的實施例。用于實施按照本發(fā)明所述方法的設(shè)備是權(quán)利要求8-10的主題。
下面將借助于


本發(fā)明。

圖1是按照本發(fā)明所述設(shè)備的示意圖，圖2是水下造粒機的詳圖，所述水下造粒機在圖1中僅以方框出現(xiàn)，圖3是水下造粒機造粒裝置圖，及圖4是按照本發(fā)明所述整個設(shè)備的示意詳圖，并且還定性示出熔體在流過設(shè)備時所呈現(xiàn)的溫度和壓力曲線的曲線圖。
具體實施例方式
用于連續(xù)制造可發(fā)塑料粒料G的方法可以用如圖1示意示出的按照本發(fā)明所述的設(shè)備進行。在這種安排中，一種塑料熔體F(“加料”)用一種流體膨脹劑(發(fā)泡劑)浸漬，并將經(jīng)過這樣處理的熔體F造粒。設(shè)備包括下列組成部分至少一個產(chǎn)生壓力的加料裝置10，從塑料源80得到的熔體F用上述產(chǎn)生壓力的加料裝置10按體積加料；一個發(fā)泡劑B用的發(fā)泡劑源81，所述發(fā)泡劑B用計量裝置9(見圖4)加到熔體F中；一個用于浸漬熔體的接觸和均化裝置2；至少一個用于經(jīng)過浸漬的熔體的冷卻器3；另一個任選的均化裝置5；一個水下造粒機6；及還有一個設(shè)備控制裝置1。已生產(chǎn)出的粒料G最終可用作一個容器82中的產(chǎn)品。
塑料源80可以包括一個用于從單體源材料制造塑料的聚合反應(yīng)器及還有一個用于聚合物的脫氣裝置。塑料源80也可以是一種用于使一種類型熱塑性塑料再循環(huán)的再循環(huán)裝置，并且還包括一個熔化裝置，尤其是可加熱的擠塑機。塑料源80也可以簡單地是一種粒狀熱塑性塑料在其中液化的熔化裝置。
造粒用一種液體(優(yōu)選的是水，例如還有一種鹽水或一種溶膠)，所述液體在造粒機6中用作一種用于粒料的冷卻和輸送介質(zhì)。用造粒期間所用的液體施加高壓，由于所述高壓，至少部分地抑制發(fā)泡劑在還未固化的粒料中的充氣作用。
調(diào)整為在造粒機6入口處造粒而待調(diào)節(jié)的參數(shù)，亦即經(jīng)過浸漬的熔體的溫度和壓力是用設(shè)備控制裝置1實施。在這種調(diào)整中，進行上述參數(shù)的測量，并且還將測量值與所希望的值進行比較。與所希望值的偏差用來通過一個或多個冷卻器3來對從經(jīng)過浸漬的熔體中吸收的熱量起作用。
造粒待調(diào)節(jié)的參數(shù)使用設(shè)備控制裝置1用電子機構(gòu)調(diào)整。這些機構(gòu)具有若干傳送信號的連接部分19，110，13，和16，所述連接部分19，110，13和16分別連接到發(fā)泡劑源81(計量泵9)上，連接到加料裝置10上，連接到冷卻器3(或多個冷卻器)上及連接到調(diào)節(jié)器上。
下面可調(diào)節(jié)的參數(shù)與浸漬作用有關(guān)溫度、壓力和保壓時間。所需的保壓時間取決于為浸漬而提供的發(fā)泡劑B的量。對每個預定的劑B的份額都用設(shè)備控制裝置設(shè)定發(fā)泡劑流與熔體流的固定比例。這些發(fā)泡劑流和熔體流可能是可變的，它們通過體積加料法產(chǎn)生。在造粒機6入口處的參數(shù)溫度和壓力與造粒有關(guān)。
在浸漬熔體F之前，之中和/或之后，可以加入至少一種添加劑。用于加入添加劑的各點在圖1中用菱形7a，7b，7c和7d示出。
加料裝置10有利的是一種齒輪泵，然而它也可以是一種擠塑機。在按照本發(fā)明所述的設(shè)備中可以使用另一些加料裝置(泵，擠塑機，螺桿式輸送機)。用于額外加料裝置的可能點在圖1中示出為小圓1a，1b和1c。
水下造粒機6的操作方式借助于圖2和3加以說明(見DE-A-3541500)。經(jīng)過浸漬的熔體F在一種機械裝置6’中造粒，所述機械裝置6’由一電機600驅(qū)動。經(jīng)過浸漬的熔體F首先通過一個分配器606(所述分配器606形成造粒機6的入口)到達注嘴板605，同時熔體通過注嘴板的注嘴605’進行擠塑。在入口處的一個額外的加料機構(gòu)亦即螺桿式輸送機是任選的。多個注嘴605’成環(huán)狀方式安排在注嘴板605上。從注嘴605’排出的塑料線料進入一個裝有水(或裝有其它液體)的室603，在該處使經(jīng)過擠塑的材料通過用轉(zhuǎn)刀604的粉碎作用變成粒料形式。轉(zhuǎn)刀604安放在一個刀架上，所述刀架安排在通向電機600的軸600’上。水通過一個泵60在高壓(例如10巴)下經(jīng)由入口連接部分601引入到室603中，水從室603沖洗粒料，在同時冷卻粒料G情況下，通過出口管接頭602進入分離裝置61。粒料G在分離裝置61中與水分離，并排入容器82中。水流過一個冷卻裝置62，在所述冷卻裝置62中，它將從新生產(chǎn)的粒料G中吸收的熱量排放到環(huán)境中。如果分離裝置61中的水壓降到大氣壓，則將水泵60安排在上游冷卻裝置62的前面。如果例如用鹽水代替水，則粒料G的冷卻可以在一較低溫度(例如＜0℃)下進行。
為了解決在本說明書開頭所提到的用注嘴板605的不穩(wěn)定性問題，可能必須小心控制，以便一方面，使所有注嘴溫度(溫度范圍)相同。這用未示出的恒溫器進行。另一方面，熔體F必須采取分配器606中的溫度，所述溫度必須相對于設(shè)備的運行狀態(tài)進行調(diào)節(jié)。壓力通過沿著注嘴605’的壓力下降及室603中的水壓產(chǎn)生。壓力下降取決于經(jīng)過處理的熔體質(zhì)量流速和熔體的粘度，所述熔體的粘度與溫度有很大關(guān)系。分配器606中的溫度T和壓力P受設(shè)備控制裝置起作用達到這種程度，以使這些參數(shù)采取的值盡可能接近所希望的值。所希望的值取決于運行狀態(tài)，并可以表示成數(shù)學函數(shù)或以數(shù)值表形式表示；它們可以通過小規(guī)模試驗確定。
圖4以一種詳細示意圖示出按照本發(fā)明所述的設(shè)備，所述設(shè)備已經(jīng)完成，并可以用其制造EPS(可發(fā)聚苯乙烯)。一個曲線圖與上述圖4有關(guān)，其中示出熔體在流過設(shè)備時采用的溫度T和壓力P的曲線，上述設(shè)備與上面部分所示的設(shè)備一致。與圖1不同，用于發(fā)泡劑B的計量泵9在圖4中繪入。作為另一種差別，接觸和均化裝置2還包括兩個串聯(lián)排列的靜態(tài)混合器2a和2b。在曲線圖中，區(qū)間IIa和IIb對應(yīng)于這些混合器2a和2b。第一區(qū)間I相當于泵10(齒輪泵)。冷卻器3-相當于區(qū)間III-另外具有一個冷卻裝置30，所述冷卻裝置30使一種傳熱介質(zhì)(熱油)在一個回路中循環(huán)，并將冷卻器3中所吸收的熱量排放到散熱裝置上。在所完成的設(shè)備中，冷卻器用三個靜態(tài)混合器(未示出)制成，所述靜態(tài)混合器的混合元件形成為熱交換器管道3’。曲線圖中的區(qū)間IV相當于一個第二泵40，所述第二泵40后面是靜態(tài)混合器5(區(qū)間V)。一個可控制的三通閥51連接到設(shè)備控制裝置1(信號線路15)上，上述三通閥51安排在混合器5和造粒機6之間(區(qū)間VI)。當需要時使用這種三通閾51-這是起動設(shè)備時的情況-可以將熔體F引入一個中間貯存容器50中。充裝液體的室603在造粒機6中表示。信號傳送連接部分19，110，13和16已參照圖1作了說明。
若用兩個靜態(tài)混合器，則分別實施將發(fā)泡劑B分散到熔體中，及使混合物動態(tài)保持在一預定的壓力范圍內(nèi)和在保壓時間中，同時保壓時間必須大于最小的時間間隔。分散是通過靜混合元件進行，上述靜態(tài)混合元件是在熔體F與細發(fā)泡劑滴的高剪切力下形成。在隨后的第二混合器2b的階段中，混合物暴露于小的剪切作用下，亦即混合物保持成動態(tài)。在這種安排中，發(fā)泡劑滴溶于熔體F。在這種安排中剪切力是如此之大，以致不會發(fā)生分層。為了使第二浸漬階段中剪切作用更小，第二靜態(tài)混合器2b具有一個穿過其進行流動的橫截面，所述橫截面比第一靜態(tài)混合器2a對應(yīng)的橫截面小。
在曲線圖中，曲線801以一種通過各點繪出的線示出熔體溫度T。各線段元連接各溫度值，所述各溫度值可以在相鄰設(shè)備組成部分之間的過渡段處測量，并且用三角形示出。在區(qū)間I，IIa和IIb中，溫度為約220℃。曲線802示出熔體壓力P的路線。用圓示出的壓力P值與用三角形所示的溫度值相對應(yīng)。若用泵10，則壓力P增加到200巴以上。將熔體F動態(tài)保持在第二靜態(tài)混合器2b(曲線圖的區(qū)間IIb)中是在壓力P從大約100巴降到80巴時進行。
設(shè)備控制裝置1通過按照本發(fā)明所述的調(diào)整使從經(jīng)過浸漬的熔體中吸收的熱量受一個或多個冷卻器3的影響。用虛線表示的曲線801’示出曲線的一種改變的路線，所述改變的路線是隨著增加冷卻功率所預期得到的。因為當溫度降低時熔體的粘度增加，所以冷卻之后在下游產(chǎn)生更大的壓力下降。壓力曲線相應(yīng)地向上移動虛線802’。因為泵10按體積泵送，所以當流阻由于更大的粘度而增加時壓力增加。在操作改變的情況下，必須適合在造粒機6處的溫度T和壓力P操作中的改變是開動設(shè)備；改變加入熔體F的質(zhì)量；改變加料量(速率)；改變發(fā)泡劑B的比例；改變添加劑的組成。在象這些改變的情況下，調(diào)整必須通過設(shè)備控制裝置變得有效。一旦達到穩(wěn)定狀態(tài)操作條件，則控制裝置只是在來自環(huán)境的擾動影響時才需要。
除了聚苯乙烯之外，也可以用別的熱塑性塑料作為塑料。一些例子是苯乙烯共聚物類，聚烯烴類，尤其是聚乙烯及還有聚丙烯或者上述這些物質(zhì)的混合物。
H2O，CO2，N2，一種沸點低的烴，尤其是戊烷，或者上述這些物質(zhì)的混合物，也可以用作發(fā)泡劑。各種粒料形式都可以生產(chǎn)(取決于注嘴605’的橫截面，轉(zhuǎn)刀604的旋轉(zhuǎn)速度及室603中的水壓)。尤其是，粒料可以取“丸料”或“珠料”的形狀，或者作為部分發(fā)泡的粒料進行生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于通過用流體發(fā)泡劑(B)浸漬一種塑料熔體(F)及另外利用一種設(shè)備將經(jīng)過浸漬的熔體造粒，連續(xù)制造可發(fā)塑料粒料(G)，上述設(shè)備包括下列組成部分至少一個供熔體用的產(chǎn)生壓力的加料裝置(1)，尤其是按體泵送加料的裝置，一個用于發(fā)泡劑的計量裝置(9)，用于浸漬熔體的接觸和均化裝置(2)，至少一個用于經(jīng)過浸漬的熔體的冷卻器(3)，一個水下造粒機(6)和一個設(shè)備控制裝置(1)，其中造粒是用一種液體，尤其是水或鹽水進行，所述液體在造粒機中用作粒料的冷卻和輸送介質(zhì)，其特征在于用造粒期間所用的液體施加高壓，在此基礎(chǔ)上至少部分地抑制發(fā)泡劑在還未固化的粒料中的發(fā)泡作用，及用設(shè)備控制裝置實施調(diào)整用于造粒的待設(shè)定的參數(shù)，亦即在造粒機入口處經(jīng)過浸漬的熔體溫度和壓力，同時測量上述參數(shù)，并且還將測量值與所希望的值進行比較，而與所希望的值的偏差在上述調(diào)整中被設(shè)備控制裝置用來對由一個或多個冷卻器從經(jīng)過浸漬的熔體中吸收的熱量起作用。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用靜態(tài)混合器作為接觸和均化裝置(2)和/或一個或多個冷卻器(3)同樣是靜態(tài)混合器，上述靜態(tài)混合器的混合元件尤其作為熱交換器管道設(shè)計。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于熔體的加料裝置(10)是一種齒輪泵或一種擠塑機，上述加料裝置的加料功率可以通過設(shè)備控制裝置(1)相對待浸漬的熔體(F)產(chǎn)生的變量被作用，同時控制發(fā)泡劑(B)的計量供應(yīng)。
4.按照權(quán)利要求1-3其中之一所述的方法，其特征在于在接觸和均化裝置(2)的第一階段中，尤其是通過一個靜態(tài)混合器(2a)中的強力剪切作用，將發(fā)泡劑(B)分散在熔體(F)中，及將這樣得到的混合物進給到一個第二階段(2b)，在所述第二階段(2b)中將上述混合物動態(tài)保持在預定的壓力范圍內(nèi)，及另外在保壓時間期間保持在一預定的時間間隔內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求1-4其中之一所述的方法，其特征在于，利用聚苯乙烯，苯乙烯共聚物，聚烯烴類尤其是聚乙烯和還有聚丙烯，或者上述材料的混合物作為塑料(F)，及利用H2O，CO2，N2，一種沸點低的烴尤其是戊烷，或者上述物質(zhì)的混合物作為發(fā)泡劑(B)。
6.按照權(quán)利要求1-5其中之一所述的方法，其特征在于，在浸漬之前、之中和/或之后，混合至少一種添加劑。
7.如權(quán)利要求1-6其中之一所述的方法，其特征在于，生產(chǎn)各種粒料形狀的其中之一，同時粒料(G)尤其是生產(chǎn)成“丸料”或“珠料”的形狀，或者是作為一種部分發(fā)泡的粒料生產(chǎn)。
8.一種設(shè)備，用于制造按照權(quán)利要求1-7其中之一所述的可發(fā)塑料粒料(G)。
9.按照權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括下列串聯(lián)排列的組成部分用于待浸漬的熔體的第一齒輪泵(10)或擠塑機(10)，靜態(tài)混合器(2)，所述靜態(tài)混合器(2)帶一個入口連接部分，所述入口連接部分連接到發(fā)泡劑(B)的計量泵(9)上，一個冷卻器(3)或一連串冷卻器，所述冷卻器的熱交換器部分設(shè)計成靜態(tài)混合元件，第二齒輪泵，所述第二齒輪泵安排在冷卻器系列內(nèi)或者安排在一個或多個冷卻器的下游并跟著它們，另一個靜態(tài)混合器(5)，水下造粒機(6)，和電子設(shè)備控制裝置(1)，所述控制裝置(1)提供用于調(diào)整為造粒而設(shè)定的參數(shù)，并為此具有信號傳送連接部分(110，13，16，19)，所述連接部分連接到進給機構(gòu)上，亦即，連接到上述泵或擠塑機上，連接到一個或多個冷卻器上及還連接到造粒機上。
10.按照權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于在第一齒輪泵之后的靜態(tài)混合器(2)是第一靜態(tài)混合器(2a)，第一靜態(tài)混合器(2a)之后是第二靜態(tài)混合器(2b)，第一靜態(tài)混合器中的混合元件產(chǎn)生的剪切作用大于第二靜態(tài)混合器中產(chǎn)生的剪切作用，及尤其是第二靜態(tài)混合器具有一流動橫截面，所述流動橫截面大于第一靜態(tài)混合器相應(yīng)的橫截面。
全文摘要
利用本發(fā)明方法，可以在用流體發(fā)泡劑浸漬塑料熔體并將經(jīng)過浸漬的熔體造粒的情況下，連續(xù)制造可發(fā)塑料粒料。方法用一種設(shè)備實施，所述設(shè)備包括下列組成部分至少一個用于熔體的產(chǎn)生壓力的加料裝置，所述裝置尤其是一種按體積泵送的加料裝置，一種用于發(fā)泡劑的計量裝置，用于浸漬熔體的接觸和均化裝置，至少一個用于經(jīng)過浸漬的熔體的冷卻器，一個水下造粒機，及一個設(shè)備控制裝置。造粒用一種液體進行，所述液體在造粒機中用作造粒用的冷卻和傳送介質(zhì)。通過造粒期間所用的液體施加高壓，由于所述高壓而至少部分地抑制發(fā)泡劑在還未固化的粒料中的發(fā)泡作用。在造粒機入口處實施調(diào)整為造粒而設(shè)定的參數(shù)，亦即經(jīng)過浸漬的熔體溫度和壓力。
文檔編號B29B9/10GK1833850SQ20061005967
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月17日
發(fā)明者C·帕薩普蘭, H·施雷爾 申請人:蘇舍化學技術(shù)有限公司