专利名称：停留时间关键的塑性可流动混匀物料的静态混合装置的模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种静态混合装置的模块，它用于如权利要求1的前序中所述停留时间关键的塑性可流动混匀物。本发明还涉及一种相应的混合装置及其应用。
在用硬质PVC(聚氯乙烯)制做成形件的过程中，颗粒状和/或粉末状的PVC与润滑剂、稳定剂及其它添加剂相混合，混合料接着在挤压机内被再处理为一种可加工的坯料。这时，给混合料加热，并压缩到合适的工作压力。为此适于采用双螺旋挤压机。不过，这样生产出来的中间产品所处状态对于制造成形件来说，仍然很不均匀。因此，在许多设备中的挤压机和模具之间安置静态混合机。在这种混合机中混合料得以均化，而且为了保护PVC-聚合物，均在很低的剪切速度下进行。
PVC是一种热塑性塑料，它在160℃以下可以加工。因为它在140℃时分解出氯化氢，所以它是热不稳定的。在用硬质PVC制造窗户型材时，塑料在190-200℃之间的温度范围内进行加工。在上述温度条件下，在静态混合机中的停留时间相当地关键。在静态混合机内部的一些特定位置，停留时间可能达到如此之长，以致出现变色和质量损失。这种不利现象一出现，就会很快加剧，这样就不得不中断制造过程。在制造过程继续之前，静态混合机必须进行清理。
本发明的任务是，对已公开的静态混合机作下述改进，即在停留时间方面提供更有利的条件，并且能够简便地进行静态混合机的清理。该任务通过下述静态混合机得以解决，它具有一种模块式的混合器结构，并且它的模块由权利要求1中所述特征定义。
模块是为停留时间关键的塑性可流动混匀物料而设计的静态混合装置的组成部分。该混合装置包括一个管状外壳，壳内设置了转臂。臂朝外壳的纵向轴线倾斜；它们基本上在一条与纵向轴线相垂直的直线上交叉。模块包括一个可推入外壳内的套筒，套筒的内侧构成了混合装置导引混合料的内壁。臂设计为棘状，各自带有一个朝向混合料运动方向的顶端，和一个固定在套筒内侧上的基脚。每个顶端相对于混合装置内壁形成一段间隙。
按照本发明的模块以及用这种模块装配而成的混合装置还可用于处理橡胶，或者用于处理停留时间关键的其它塑性可流动聚合物物料。
附属的权利要求2至6针对按照本发明的模块的优选实施方式。独立的权利要求7、9和10的主题是混合装置，带有混合装置的设备以及混合装置的应用。附属的权利要求8涉及一种混合装置，它的模块能够特别便于清理。
下面借助于附图解释本发明。图中所示为
图1一种用于制造硬质PVC成形件的设备的示意图，图2用截面方式表现的一种装配有按照本发明模块的混合装置，图3按照本发明的模块臂的几何图形，图4按照本发明的模块的纵向截面图，以及图5混合料在一个专门设计的臂周围的流动情况。
图1中的设备1包括一台螺旋挤压机11(驱动装置11a)和一套位于下游的成形模具13，这时在挤压机11的后面连接了混合装置2。位于挤压机11前面的是投料设备10，开头提及的混合料14在投料设备内由PVC颗粒、润滑剂、稳定剂及其它添加剂配合而成。混合料14在挤压机11内通过加热和压缩转变成物料15，它接着在混合装置2内借助于按照本发明、安置在外壳12内的模块3得以均化。经均化的混匀物料16在成形模具13中被成形为如窗用型材等产品。
图2展示了混合装置2外壳12的局部纵向剖面，并且带有按照本发明的模块3的套筒30、30’的相应纵向剖面。臂31a、31b、32a及32b在图中完整地绘制；它们局部位于截面的前方。臂被设计为棘形，更确切地说，各自具有一个朝着混匀料运动方向5的顶端36和一个固定在套筒内侧的基脚35。每一个顶端在混合装置2内壁的对面均构成一段间隙6。
居中的模块3完整地展示了它的构造；对于相邻的模块来说仅仅表现了下部或上部。位于上方的套筒件30’可以是某一个模块的下部，但也可以仅仅是一个未装配具有混合效果的臂的套筒。居中模块3的几何构形将根据图3详细说明臂31a、31b、32a和32b位于两个交叉的椭圆形切面41和42上。两个切面的相交线40与外壳12的纵轴线20相垂直(参看图2)。臂的轴线(图上未标示出)在点46处与椭圆相切。在这些点46和臂顶端36之间存在着按照本发明的间隙6，它们各自具有最小宽度60。臂以其基脚35固定在套筒30在其圆形截面42与44之间的筒状圆周面上。上述圆周面的高度h大约小于套筒30的内径D的一半。
由于在臂顶端36处存在的间隙6，在这些部位不会产生混匀物料的停滞堆积。产品质量从而得以根本改善。各间隙6在径向上所测得的最小宽度必须大于大约2mm。这一宽度不得选择大于约6mm，因为否则便会严重损害混合效果。
在臂的基脚35处，给基脚与套筒30的内表面的连接区，提供均匀的倒圆，这对混匀物料的流动性能产生有利影响。
与图2中所示不同，相邻臂可以相互接触。在这种情况下，它们可以沿相交线40彼此联接、最好是焊接到一起。通过这种连接增强了由臂构成的结构，这样它可以更好地承受混匀物料的压力。
相邻模块3的臂的相交线40彼此交叉；如图2中所示，它们特地彼此相对转开90°。臂的这种布置方式可获得良好的混合效果。为了混匀物料在混合区域内的所有位置上停留时间尽可能相等，将臂的横截面基本上设计成圆形或椭圆形。在椭圆形横截面的情况下，其最大直径方向应垂直于外壳12的纵轴线20，而且不得明显大于其最小直径。
图4展示了模块3的纵截面，它的臂31b和32a(这里只绘出位于截面之后的部分)被完全安置在套筒30内。对于图2中的模块3来说，模块的臂从它们的套筒30中露出并伸到相邻套筒30或30’的自由空间内。图2中的结构形式在混合装置2通常频繁进行的清理方面特别有利。
与混匀物料相接触的确定表面最好被涂覆。清理工作将因此而减轻，而且流动行为以及相应的混合过程得到改善。若采用氮化钛(TN)作涂层，上述优点尤为明显地表现出来。陶瓷材料特别是有机改性陶瓷(“Ormlcer”)也适于作为涂层。
臂的流出侧和/或流入侧可以各自拥有一条纵向条带，条带被至少设计为接近于平面。用这样的条带，例如可以把原本圆形的模截面改变，以至于其效果近似于椭圆形横截面。在图5中表现了臂32在流出侧带有平面的纵向条带34。采用这种特殊的造形将在下述现象方面促进混合效果的改善，静态混合装置中的混合过程部分地以该现象为基础混匀物料在臂32上分为两股支流51和52，它们在流出侧作为支流51’和52’重新靠近。这时，沿臂32流动的第三支流53便被包入到支流51’和52’之间。由于条带34，在臂表面上存在着棱边39，它促使支流51和52彼此分离。这样横向支流53得到增强，混合效果得以改善。
关于按照本发明的混合装置2的设计参数，还须注意以下几点在直径D=15cm以下时，每个模块3配4个臂为宜(参看图2和图3)。对于25cm以下的较大直径来说，配6个臂更为合适。臂的倾角应大约为45°。在这种情况下，模块3的长度应选择与直径D相等。混合装置2中模块3的数目以4件为宜。
权利要求
1．一种静态混合装置(2)的模块，用于停留时间关键的塑性可流动混匀物(15,16)，该装置(2)包括一个管状外壳(12)，在外壳内安置了臂(31a,31b,32a,32b)，它们相对于外壳的纵轴线(20)倾斜，而且基本上在一条垂直于该纵轴线的直线(40)上交叉，其中模块包含一个可以推入外壳中的套筒(30)，其特征在于混合装置导引混匀物料的内壁由套筒内侧构成；臂被设计为棘物，各自具有一个朝看混匀物料运动方向(5)的顶端(36)，和一个固定在套筒内侧上的基脚(35)；每个顶端在该混合装置内壁的对面形成一段间隙(6)。
2．如权利要求1所述的模块，其特征在于在臂顶端(36)处的间隙(6)，它在径向方向上测量的最小宽度大于大约2mm。
3．如权利要求1或2所述的模块，其特征在于臂的横截面基本上呈圆形或椭圆形，这里最长的椭圆直径方向垂直于外壳的纵轴线(20)，而且不得明显大于最短的椭圆直径。
4．如权利要求3所述的模块，其特征在于臂(32)的流出侧和/或流入侧都配有一条纵向条带(34)，它至少被设计为接近于平面。
5．如权利要求1至4之一所述的模块，其特征在于相邻臂(31a,31b,32a,32b)沿相交线(40)彼此连接，尤其是彼此焊接。
6．如权利要求1至5之一所述的模块，其特征在于确定与混匀物接触的表面应被涂覆，这时尤其提供氮化钛或某种陶瓷材料作为涂层。
7．采用如权利要求1至6之一所述模块的混合装置，其特征在于两个相邻模块(3)的臂(31a,31b,32a,32b)的相交线(40)彼此相交叉，尤其是彼此相对旋转90°。
8．如权利要求7所述的混合装置，其特征在于模块(3)的臂(31a,31b,32a,32b)从它们的套筒(30)中探出，并伸入到相邻套筒(30,30’)的自由空间内。
9．加工塑性可流动硬质PVC(聚氯乙烯)或某种停留时间关键的其它物料所用的设备(1)，配有一个螺旋挤压机(11)和一套位于顺流方向的成形模具(13)，其中按照权利要求7或8的混合装置(2)被安置在螺旋挤压机和成形模具之间。
10．应用按照权利要求7或8的混合装置(2)，来加工某种停留时间关键聚合物的塑性可流动物料，特别是硬质PVC或橡胶。
全文摘要
模块(3)是静态混合装置(2)的一部分,该装置被设计用于停留时间关键的塑性可流动混匀物(15,16)。该装置(2)包括一个管状外壳(12),在外壳内安置了臂(31a,31b,32a,32b)。臂朝外壳的纵轴线(20)方向倾斜;它们基本上在一条垂直于该纵轴线的直线(40)上相交。模块包括一个可以推入外壳内的套筒(30)。混合装置导引混匀物料的内壁由套筒内侧构成。臂一被设计为棘状,各自有一个朝着混匀物料运动方向(5)的顶端(36),和一个固定在套筒内侧上的基脚(35)。每个顶端相对于混合装置的内壁形成一段间隙(6)。
文档编号B29B7/30GK1216003SQ98800071
公开日1999年5月5日 申请日期1998年1月23日 优先权日1997年1月29日
发明者R·毛雷尔, J·斯图德勒克 申请人:苏舍化学技术有限公司