用于塑料材料熔體的均化的裝置和方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于塑料材料熔體的均化的裝置和方法
[0001]通過(guò)引用將歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)EP 14 160 921.4的內(nèi)容并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于塑料材料熔體的均化的裝置。本發(fā)明還涉及一種用于塑料材料熔體的均化的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]從EP 2 374 601 Al獲知一種用于制備聚合物熔體的多軸螺旋式機(jī)器。在該螺旋式機(jī)器的殼體孔中布置了濾板，濾板具有用于聚合物熔體的大量通孔。聚合物熔體被傳送通過(guò)通孔。聚合物熔體在此被分為大量分流，使得聚合物熔體的表面擴(kuò)大并且聚合物熔體由此被脫氣并均化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，提供這樣一種以簡(jiǎn)單、有效和高效的方式允許塑料材料熔體均化的裝置。
[0005]該目的通過(guò)一種用于使塑料材料熔體均化的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，該裝置包括
[0006]-殼體；
[0007]-用于待均化的塑料材料熔體的至少一個(gè)殼體通道；
[0008]—該至少一個(gè)殼體通道形成在殼體中，并且
[0009]-該至少一個(gè)殼體通道從進(jìn)料開(kāi)口延伸到排出開(kāi)口，
[0010]-至少一個(gè)均化元件，其包括用于待均化的塑料材料熔體的多個(gè)流動(dòng)通道，
[0011]一其中，每個(gè)流動(dòng)通道都具有在通道縱向上限定出的長(zhǎng)度和橫向于通道縱向限定出的截面積以及截面形狀，
[0012]一其中，至少一些流動(dòng)通道在選自包括長(zhǎng)度、截面積和截面形狀的組的至少一個(gè)特征方面是不同的，
[0013]--其中，所述至少一個(gè)均化元件布置在進(jìn)料開(kāi)口與排出開(kāi)口之間。
[0014]由于所述至少一個(gè)均化元件的流動(dòng)通道在其長(zhǎng)度、截面積和/或截面形狀方面有所不同，所以沿流動(dòng)通道產(chǎn)生不同的壓差，因此塑料材料熔體的分流在離開(kāi)各自的流動(dòng)通道時(shí)具有不同的流速和/或流動(dòng)剖面。在隨后過(guò)渡為共同的/均勻的阻力流動(dòng)剖面期間，從分流的不同的流速開(kāi)始發(fā)生膨脹和剪切，并因此發(fā)生塑料材料熔體的混合和均化。特別地，膨脹引起塑料材料熔體的有效混合和均化。這特別適用于雙峰聚合物熔體。各個(gè)流動(dòng)通道的截面積和/或截面形狀沿其長(zhǎng)度保持恒定不變。由于流動(dòng)通道的自由截面積可能比較大，因?yàn)榫Ч饕Q于分流的流速差，所以塑料材料熔體沿均化元件的壓力損失比較小。此外，所述至少一個(gè)均化元件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可靠?？偟膩?lái)說(shuō)，該裝置因此允許塑料材料熔體以簡(jiǎn)單、有效和高效的方式均化。
[0015]該裝置尤其是用于均化塑料材料熔體、尤其是具有粘度不同的組分的聚合物熔體。例如在雙峰聚合物熔體中就是這種情況。借助于該裝置，尤其是可以顯著減少雙峰聚合物熔體中的凝膠，因此發(fā)生雙峰聚合物熔體的均化。
[0016]在第一實(shí)施例中，該裝置被構(gòu)造為螺旋式機(jī)器、尤其是多軸螺旋式機(jī)器。該螺旋式機(jī)器具有殼體，在該殼體中形成了至少一個(gè)殼體通道或至少一個(gè)殼體孔。在該至少一個(gè)殼體通道或至少一個(gè)殼體孔中布置了至少一個(gè)處理元件軸，該至少一個(gè)處理元件軸可以繞相關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)被可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)。該至少一個(gè)處理元件軸包括至少一個(gè)軸，處理元件不可轉(zhuǎn)動(dòng)地相繼布置在該至少一個(gè)軸上。該至少一個(gè)均化元件布置在螺旋式機(jī)器的進(jìn)料開(kāi)口和排出開(kāi)口之間。該至少一個(gè)均化元件延伸到所述至少一個(gè)殼體通道或所述至少一個(gè)殼體孔中，并且尤其是具有穿過(guò)它的至少一個(gè)處理元件軸。該至少一個(gè)均化元件尤其是與殼體剛性地連接。在多軸螺旋式機(jī)器中，處理元件軸優(yōu)選構(gòu)造成緊密地嚙合并且可以沿相同方向被可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)。在各個(gè)均化元件的下游，優(yōu)選形成了混合區(qū)，在該混合區(qū)中無(wú)處理元件布置在所述至少一個(gè)軸上。至少一個(gè)套筒優(yōu)選在該混合區(qū)內(nèi)布置在所述至少一個(gè)軸上，因此在該混合區(qū)內(nèi)形成了用于均化和混合所述分流的自由空間或混合空間。該螺旋式機(jī)器因此是用于均化塑料材料熔體的裝置。
[0017]在第二實(shí)施例中，該裝置是靜態(tài)的。該靜態(tài)均化裝置例如布置在螺旋式機(jī)器與?；b置之間。
[0018]該至少一個(gè)均化裝置是用于制備塑料材料、尤其是聚合物的制備系統(tǒng)的一部分。該制備系統(tǒng)尤其是包括被構(gòu)造為螺旋式機(jī)器的均化裝置和/或靜態(tài)均化裝置。
[0019]下述裝置確保了有效的均化，即其中流動(dòng)通道具有至少兩個(gè)不同長(zhǎng)度、尤其是至少三個(gè)不同長(zhǎng)度且尤其是至少四個(gè)不同長(zhǎng)度。由于長(zhǎng)度不同，分流在流動(dòng)通道的下游出口處具有不同的流速和/或流動(dòng)剖面，因此塑料材料熔體發(fā)生膨脹、剪切和混合。可以通過(guò)不同長(zhǎng)度的流動(dòng)通道的數(shù)量來(lái)優(yōu)化各種塑料材料熔體的均化效果。流動(dòng)通道的截面積和/或截面形狀是相同的和/或不同的。
[0020]下述裝置確保了有效均化，即其中流動(dòng)通道的最大長(zhǎng)度Lmax與最小長(zhǎng)度Lmin之比適用:Lmax/Lmin彡1.2，尤其是Lmax/Lmin彡1.6，并且尤其是Lmax/Lmin彡2。各個(gè)流動(dòng)通道中的流動(dòng)阻力之差并因此分流在流動(dòng)通道的下游出口處的流速之差受最大長(zhǎng)度Lmax與最小長(zhǎng)度Lniin之比的影響。因此可以通過(guò)比率L -/Lniin來(lái)優(yōu)化均化效果。
[0021]下述裝置確保了有效和高效的均化，即其中流動(dòng)通道的最小長(zhǎng)度Lmin適用:Lmin彡10mm，尤其是Lmin彡30mm，并且尤其是L min彡50mm，和/或其中流動(dòng)通道的最大長(zhǎng)度Lmax適用:Lmax彡500_，尤其是Lmax彡300mm，并且尤其是L max彡100mm。由于最小長(zhǎng)度]^—，一方面確保了最低均化效果，而另一方面通過(guò)限制最大長(zhǎng)度Lmax避免了不期望地高的壓力損失。
[0022]下述裝置確保了有效均化，即其中流動(dòng)通道在一開(kāi)口側(cè)、尤其是在沿塑料材料熔體的傳送方向位于下游的一側(cè)齊平地終止。由于流動(dòng)通道齊平地終止，所以塑料材料熔體的分流以盡可能不同的流速同時(shí)在流動(dòng)通道的下游出口處互相匯合。結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了最佳的膨脹和剪切以及因此最佳的均化效果。
[0023]下述裝置易于確保有效均化，即其中流動(dòng)通道在一開(kāi)口側(cè)、尤其是在沿塑料材料熔體的傳送方向位于上游的一側(cè)不齊地/有偏差地終止。流動(dòng)通道優(yōu)選在上游入口處互相不齊地終止而在下游出口處互相齊平。結(jié)果，一方面，確保了有效均化，而另一方面，該至少一個(gè)均化元件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在第一實(shí)施例中，所述至少一個(gè)均化元件具有基板，該基板尤其是在塑料材料熔體的傳送方向上具有恒定的厚度或長(zhǎng)度，并且在該基板上布置了具有不同長(zhǎng)度的以及可選地附加地具有不同截面積和/或截面形狀的管。所述管可例如被螺紋連接和/或釬焊和/或焊接在基板上。該至少一個(gè)均化元件可以借助于螺紋管容易地產(chǎn)生并關(guān)于期望的均化效果進(jìn)行調(diào)節(jié)。在第二實(shí)施例中，該至少一個(gè)均化元件由基體或基板形成，所述基體或基板由于在塑料材料熔體的傳送方向上的材料去除而具有厚度或長(zhǎng)度不同的區(qū)域。流動(dòng)通道形成在這些區(qū)域中?；w例如通過(guò)銑削或腐蝕加工而成。流動(dòng)通道例如由在基體中加工出的孔形成。
[0024]下述裝置確保了有效均化，即其中流動(dòng)通道具有至少兩個(gè)不同截面積、尤其是至少三個(gè)不同截面積且尤其是至少四個(gè)不同截面積。不同截面積產(chǎn)生不同流動(dòng)阻力，因此分流在流動(dòng)通道的下游出口處具有不同的流速和/或流動(dòng)剖面。在所述至少一個(gè)均化元件的下游再次建立均勻流動(dòng)/等速流動(dòng)，由此發(fā)生分流的膨脹和剪切以及因此塑料材料熔體的均化。流動(dòng)通道的長(zhǎng)度和/或截面形狀是相同的和/或不同的?？梢酝ㄟ^(guò)不同截面積的數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)或優(yōu)化均化效果。
[0025]下述裝置確保了有效和高效的均化，即其中流動(dòng)通道的最大截面積Amax與最小截面積Amin之比適用:Amax/Amin> 1.2，尤其是Amax/Amin彡1.6，并且尤其是A max/Amin彡2。可以通過(guò)最大截面積Amax與最小截面積A min之比來(lái)調(diào)節(jié)均化效果，因?yàn)榱魉僦罡鶕?jù)該比率改變。同時(shí)，可以以使得塑料材料熔體的流動(dòng)阻力和因此壓力損失比較小的方式來(lái)調(diào)節(jié)自由截面積。
[0026]下述裝置確保了有效和高